Análise estocástica do comportamento elétrico de neurônios naturais e células ReRam

• Autor(a) principal: Moser, Eduardo Pellin
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/262166
• topic: Redes neurais artificiais; Processos estocásticos; Dispositivos eletrônicos; ReRam; Neuromorphic computing; Memristors

A computação neuromórfica é uma abordagem promissora para sistemas futuros de processamento de dados, com vantagens em termos de eficiência energética e capacidade de processamento devido sua arquitetura neuromórfica, que se baseia em redes de neurônios artificiais que operam de forma paralela e distribuída. Embora ainda em seus estágios iniciais de desenvolvimento, a pesquisa em computação neuromórfica tem avançado rapidamente nos últimos anos, explorando novas estruturas de hardware, como crossbars e unidades de processamento Multiply And Accumulate (MAC), muito utilizado nas aplicações da inteligencia artificial, essas melhoram a eficiência e escalabilidade dos sistemas neuromórficos. Este projeto apresenta uma análise elétrica, focada em processos estocásticos, de três composições distintas de dispositivos Metal-Isolante-Metal (MIM) quanto a sua possibilidade de uso para construção de redes neurais que repliquem o funcionamento de um sistema nervoso central. Os dados experimentais de corrente em função do tempo sob diferença de tensão constante no dispositivo semicondutor foram coletados previamente no laboratório LCE da UFRGS e posteriormente analisados e comparados, através de algoritmos de MATLAB, com uma base de dados pública do comportamento resistivo em função do tempo de neurônios do cérebro de animais denominada "Neural Signal Archive". Ao comparar o crescimento da média da variância de corrente em células MIM submetidas a tensão constante e resistência em neurônios de ratos com injeção de corrente, conclui-se que há semelhança parcial no comportamento elétrico quando ambos estão submetidos a estímulo constante. Ao comparar o neurônio natural com diferentes injeções de correntes na mesma série temporal e as células MIM em tensão constante se obtém um crescimento semelhante da média de variância em função do tamanho da janela contemplada.