14、基于事件的神经形态系统在运动控制中的应用

基于事件的神经形态系统在运动控制中的应用

1. FG - CPG突触电路与外部输入缩放电路

1.1 FG - CPG突触电路

FG - CPG突触电路是神经形态系统中的重要组成部分。每个突触包含非易失性模拟存储元件，用于在FG1 - FG4的栅极上存储差分电压，该电压决定了突触的强度和极性。这里展示的是一个循环突触，触发信号由神经元的尖峰输出产生。例如，神经元1的尖峰输出会被路由到图中标记为“循环输入1”列的所有突触的触发输入。外部和强直偏置突触不受触发信号控制外部信号的影响。

1.2 外部输入缩放电路

外部输入缩放电路用于将外部信号进行处理并应用到突触中。该电路通过组合电流传送器、跨线性电路和电流镜来生成与外部电压成比例的输出电流，公式为：
[I_{out} = \frac{I_{sense} \cdot I_{synbias}}{I_{bp}}]
其中，(I_{bp})是缩放常数，(I_{sense})是与外部输入电压幅度成比例的电流，由(I_{out})产生的电压(V_{out})被应用到OTA中M1的栅极。外部信号施加到(V_{sensor})，输出(V_{out})应用到各个突触中M1的栅极。

2. 神经形态CPG的应用

2.1 神经假体：体内运动控制

在猫的体内运动控制实验中，硅基中央模式发生器（SiCPG）被用于控制猫后肢的运动。研究人员认识到，重现动物自然步态的关键在于正确实现CPG控制器。如果人工CPG能够重现关键运动神经元所期望的基本控制信号，那么在瘫痪的猫身上应用SiCPG后，应该会出现稳定的运动模式。

具体操作步骤如下：
1.