Can my chip behave like my brain?

Many decades ago, Carver Mead established the foundations of neuromorphic systems. Neuromorphic systems are analog circuits that emulate biology. These circuits utilize subthreshold dynamics of CMOS transistors to mimic the behavior of neurons. The objective is to not only simulate the human brain, but also to build useful applications using these bio-inspired circuits for ultra low power speech processing, image processing, and robotics. This can be achieved using reconfigurable hardware, like field programmable analog arrays (FPAAs), which enable configuring different applications on a cross platform system. As digital systems saturate in terms of power efficiency, this alternate approach has the potential to improve computational efficiency by approximately eight orders of magnitude. These systems, which include analog, digital, and neuromorphic elements combine to result in a very powerful reconfigurable processing machine.Ph.D

Adquisición y procesamiento de la actividad eléctrica del corazón y cerebro usando FPAA

This paper presents the acquisition and processing of the electrical activity of the heart and brain using the Field Programmable Analog Array AN231E04 of Anadigm FPAA.This Design Shows a new option that replaces the implementation of traditional analog system sin processing the electrical activity of the heart and brain with better performance, economy, low power consumption and free of disturbances.Thus, there is evidence of new forms of analog design which simply specify the characteristics of analog circuit in order to be implemented, satisfactory data are obtained and a very simple but effective design. In this vein, the hardware developed low power consumption has a low cost and yields satisfactory result for analyzing the electrical activity of heart and brain.There sults validate the proper functioning of the device with signals indicating the true functioning of the treaty body for aproper clinical diagnosis and research in cardiology and electroencephalography. Este artículo presenta la adquisición y procesamiento del la actividad eléctrica del corazón y cerebro usando el Circuito Analógico Programable FPA AAN231E04 de Anadigm. Este diseño muestra una nueva opción que sustituye la implementación de sistemas analógicos de forma tradicional en el procesamiento de la actividad eléctrica del corazón y cerebro con un mejor rendimiento, economía, bajo consumo de potencia y libre de perturbaciones. De esta manera, se da evidencia de nuevas formas de diseño analógico donde simplemente con especificar las características del circuito analógico a implementar, se obtienen datos satisfactorios y un diseño bastante simple pero efectivo.En este orden de ideas, el hardware desarrollado consume poca potencia, presenta un bajo costo y permite obtener resultados satisfactorios para el análisis de la actividad eléctrica

Evolution of Transistor Circuits

Der Entwurf von analogen Schaltungen ist ein Bereich der Elektronikentwicklung, der dem Entwickler ein hohes Maß an Wissen und Kreativität beim Lösen von Problemen abverlangt. Bis heute gibt es nur rudimentäre analytische Lösungen um die Bauteile von Schaltungen zu dimensionieren. Motiviert durch diese Herausforderungen, konzentriert sich diese Arbeit auf die automatische Synthese analoger Schaltungen mit Hilfe von Evolutionären Algorithmen. Als analoges Substrat wird ein FPTA benutzt, das ein Feld von konfigurierbaren Transistoren zur Verfügung stellt. Der Einsatz von echter Hardware bietet zwei Vorteile: erstens können entstehende Schaltungen schneller getestet werden als mit einem Simulator und zweitens funktionieren die gefundenen Schaltungen garantiert auf einem echten Chip. Softwareseitig eignen sich Evolutionäre Algorithmen besonders gut für die Synthese analoger Schaltungen, da sie keinerlei Vorwissen über das Optimierungsproblem benötigen. In dieser Arbeit werden neue genetische Operatoren entwickelt, die das Verständnis von auf dem FPTA evolutionierten Schaltungen erleichtern und außerdem Lösungen finden sollen, die auch außerhalb des Substrates funktionieren. Dies ist mit der Hoffnung verbunden, möglicherweise neue und ungewöhnliche Schaltungsprinzipien zu entdecken. Weiterhin wird ein mehrzieliger Optimierungsalgorithmus implementiert und verfeinert, um die Vielzahl von Variablen berücksichtigen zu können, die für die gleichzeitige Optimierung von Topologie und Bauteiledimensionierung notwendig sind. Die vorgeschlagenen genetischen Operatoren, sowie die mehrzielige Optimierung werden für die Evolution von logischen Gattern, Komparatoren, Oszillatoren und Operationsverstärkern eingesetzt. Der Ressourcenverbrauch der durch Evolution gefundenen Schaltungen wird damit vermindert und es ist möglich in einigen Fällen einen übersichtlichen Schaltplan zu erstellen. Ein modulares System für die Evolution von Schaltungen auf konfigurierbaren Substraten wurde entwickelt. Es wird gezeigt, dass mit diesem System FPTA-Architekturen modelliert und direkt für Evolutionsexperimente verwendet werden können