Oscillatory neural network learning for pattern recognition:an on-chip learning perspective and implementation

In the human brain, learning is continuous, while currently in AI, learning algorithms are pre-trained, making the model non-evolutive and predetermined. However, even in AI models, environment and input data change over time. Thus, there is a need to study continual learning algorithms. In particular, there is a need to investigate how to implement such continual learning algorithms on-chip. In this work, we focus on Oscillatory Neural Networks (ONNs), a neuromorphic computing paradigm performing auto-associative memory tasks, like Hopfield Neural Networks (HNNs). We study the adaptability of the HNN unsupervised learning rules to on-chip learning with ONN. In addition, we propose a first solution to implement unsupervised on-chip learning using a digital ONN design. We show that the architecture enables efficient ONN on-chip learning with Hebbian and Storkey learning rules in hundreds of microseconds for networks with up to 35 fully-connected digital oscillators.</p

: Retours et attentes d'expérimentations en Learning Analytics

International audienceIn this paper, we aim to explore ways of transformations of the new techno-culture that will become essential to appropriate two emerging technologies closely related: Big-datas and Datas Analytics. We discuss as well the history of big-datas and statistical analysis but also their digital pre-warning. In terms of multivariate statistical analysis, we discuss the epistemological issues but also ethical Copernican reversal caused by this analysis (discussed Benzécri / Bourdieu). The questions to being techno-digital, closely related with human intelligence, it also upset by its implementation collaborative networks, are quickly raised (Heidegger, Simondon, Derrida and the current bibliography). We conclude by stating the close involvement of our ITEN-UNESCO Chair for ISO standardization of ICT and Learning Analytics standardization project that just opened. We also present our project Muren HD (digital humanities involving crowdsourcing synergy for education, research and heritage in a culturally Euro-Mediterranean context); a project that is part of education-research-project IDEFI Créatic.Dans ce papier nous visons à explorer des pistes de transformations de la nouvelle technoculture qui nous deviendra indispensable pour nous approprier deux technologies émergentes étroitement associées : les Big-datas et les Datas Analytics. Nous évoquons notamment l'histoire des big-datas et de l'analyse statistique, mais aussi de leurs avant-coureurs pré-numériques. Pour ce qui est de l'analyse statistique multidimensionnelle nous discutons les questions épistémologiques, mais aussi éthiques provoquées par ce retournement copernicien de l'analyse (discussion Benzécri/Bourdieu). Les questions de l'être techno-numérique et de son rapport d'année en année plus étroit avec l'intelligence humaine, elle aussi bouleversée par sa mise en réseaux collaboratifs, sont rapidement évoquées (Heidegger, Simondon, Derrida et la bibliographie actuelle). Nous concluons en faisant état de l'étroite participation de notre Chaire ITEN-Unesco à la normalisation ISO des TICE et du chantier de normalisation des Learning Analytics qui vient de s'ouvrir. Nous présentons aussi notre projet HD Muren (Humanités digitales mettant en synergie participative éducation, recherche et patrimoines dans un contexte culturellement euro-méditerranéen) ; un projet qui s'inscrit dans le cadre à projet d'enseignement-recherche Idéfi-Créatic. Abstract: In this paper, we aim to explore ways of transformations of the new techno-culture that will become essential to appropriate two emerging technologies closely related: Big-datas and Datas Analytics. We discuss as well the history of big-datas and statistical analysis but also their digital pre-warning. In terms of multivariate statistical analysis, we discuss the epistemological issues but also ethical Copernican reversal caused by this analysis (discussed Benzécri / Bourdieu). The questions to being techno-digital, closely related with human intelligence, it also upset by its implementation collaborative networks, are quickly raised (Heidegger, Simondon, Derrida and the current bibliography). We conclude by stating the close involvement of our ITEN-UNESCO Chair for ISO standardization of ICT and Learning Analytics standardization project that just opened. We also present our project Muren HD (digital humanities involving crowdsourcing synergy for education, research and heritage in a culturally Euro-Mediterranean context); a project that is part of education-research-project IDEFI Créatic

Photodégradation des résines naturelles : application au domaine artistique

This thesis presents a study on the photochemical degradation of natural resins used in the manufacture of painting varnishes. Following the literature, five resins were chosen for our experiments: sandarac, Manila copal, colophony, mastic and dammar. Varnishes were made from those resins dissolved in alcohol, oil or turpentine spirit, as found in old recipes. They were then photo-aged by irradiation under artificial light. The study by infrared spectrometry enabled the identification of the type of resin. Although various specific absorption bands were highlighted, they tend to disappear all along the photoageing process. Nevertheless, the C-H band situated between 2850 and 3050 cm-1 allows to separate diterpenic and triterpenic resins and the analysis by principal components can help the identification. Thanks to the study by GC-MS we could identify most of the molecules present in our varnishes by developing the fragmentation study in mass spectrometry. An advanced study of the molecules behaviour was done, especially by MS/MS experiments. Four photo-degradation reactions were observed: isomerisation, cleavage, hydroxylation and Norrish I oxidation of the terpenoids. The choice of the solvent used in the varnish can affect its composition and degradation kinetic, mostly for oil varnishes. Besides, a window pane placed before the varnish will influence the photochemical mechanisms. Ancient varnishes collected by conservator-restorers were analysed and identified thanks to the database elaborated from our results, validating our methodology. The first experiments of molecularly imprinted polymers were carried out with some encouraging results for the analysis of mixed terpenoidsCette thèse porte sur la dégradation photochimique des résines naturelles utilisées dans la fabrication de vernis à tableaux. Différentes résines ont été choisies pour notre étude : la sandaraque, le copal de Manille, la colophane, le mastic et la dammar. Des vernis à tableaux ont été fabriqués à partir de ces résines dissoutes dans de l’alcool, de l’huile ou de l’essence de térébenthine selon d’anciennes recettes. Ils ont par la suite été vieillis artificiellement en enceinte d’irradiation. L’étude en spectrométrie infrarouge a permis de montrer qu’une identification du type de résine était possible par cette technique. De nombreuses bandes d’absorption spécifiques ont été mises en évidence mais tendent à disparaître tout au long du photovieillissement. Néanmoins, la bande des CH (2850-3050 cm-1) permet de séparer les résines diterpéniques et triterpéniques, et l’analyse en composante principale des données permet d’affiner les identifications. Les analyses en CPG-SM nous ont permis d’identifier la plupart des molécules présentes au sein de nos vernis grâce à l’étude des fragmentations en spectrométrie de masse. Dans ce cadre, une étude poussée du comportement des molécules a été effectuée, notamment par des expériences en SM/SM. Quatre phénomènes de photodégradation ont été observés : l’isomérisation, la scission, l’hydroxylation et l’oxydation de type Norrish I des terpènes présents. Le choix du solvant utilisé dans la fabrication du vernis influence fortement la composition du vernis et sa cinétique de dégradation, en particulier dans le cas d’un vernis à l’huile. La présence d’une vitre devant le vernis a également une influence, plus ou moins importante, sur les mécanismes photochimiques. Des vernis anciens récupérés auprès de conservateurs-restaurateurs ont été identifiés grâce à la base de données effectuée à partir de nos expérimentations, validant notre méthodologie. Les premiers essais de polymères à empreinte moléculaire ont également été effectués donnant des résultats encourageants pour l’étude de mélanges de terpène

Impact de la variabilité des caractéristiques temporelles des cellules combinatoires et séquentielles sur un opérateur numérique

National audienceL'un des principaux intérêts de la diminution des dimensions du transistor est l'augmentation du rendement. Mais aujourd'hui, avec les technologies nanométriques, cette réduction s'accompagne d'un impact croissant des variations du processus de fabrication sur les circuits, pouvant dès lors faire chuter ce même rendement avec des spécifications non tenues. Au niveau temporel, on peut ramener ces effets à une probabilité plus élevée de violations des temps de maintien et d'établissement sur les bascules. Comme principale réponse face à ce problème, les marges de sécurité sont constamment augmentées, induisant un pessimisme excessif et ne permettant pas d'optimisation efficace. Cet article propose une méthodologie d'étude plus réaliste basée sur le concept d'analyse temporelle statique et statistique (SSTA) et de calcul de probabilités de violation. Les résultats obtenus sur un opérateur arithmétique en technologie 65 nm permettent de mettre en exergue les limitations des techniques actuelles, la nécessité d'adopter d'autres méthodes et le bénéfice de l'utilisation d'outils statistiques pour les technologies futures

A Comparative Study of Variability Impact on Static Flip-Flop Timing Characteristics

International audienceWith the event of nanoscale technologies, new physical phenomena and technological limitations are increasing the process variability and its impact on circuit yield and performances. Like combinatory cells, the sequential cells also suffer of variations, impacting their timing characteristics. Regarding the timing behaviors, setup and hold time violation probabilities are increasing. This article aims at comparing a set of representative static flip-flop architectures used in digital designs and at studying their sensitivity to process variations. Clock-to-Q delay, hold time and setup time means and standard deviations are compared for a low power 65nm technology and commented. Then, a study of the hold/setup time failure probabilities according to the flip-flop used in a critical path is given to illustrate their robustness toward process variations

Étude des violations de temps d'établissement et de maintien dues aux variations du processus de fabrication dans un opérateur arithmétique

National audienceLa réduction des dimensions des circuits intégrés a toujours été faite au bénéfice de meilleures performances. Mais aujourd'hui, cette réduction s'accompagne d'un impact croissant des variations du processus de fabrication. Au niveau temporel, on peut ramener ces effets à une probabilité plus élevée de violations des temps de maintien et d'établissement au niveau des bascules. Actuellement, comme principale réponse face à ce problème, les marges de sécurité sont augmentées. Cet article propose une méthodologie d'étude basée sur le concept d'analyse statistique temporelle (SSTA) et de calculs de probabilité de violation. Les résultats obtenus, provenant de son application sur un opérateur arithmétique en technologie 65 nm, permettent d'avoir des informations beaucoup plus précises que celles données par les outils existants, permettant dès lors de meilleures optimisations et une baisse du pessimisme introduit par l'utilisation de marges de conception

Atomistic to Circuit Level Modeling of Defective Doped SWCNTs with Contacts for On-Chip Interconnect Application

Carbon nanotubes (CNTs) due to their high electrical/thermal conductivity, high ampacity, high tolerance to electro-migration [1] and small dimensions make them an ideal candidate for future on-chip interconnects [2]. Fabricating the CNTs, random chirality and some defects are introduced which can degrade the CNT electrical properties [3]. Additionally, the contact resistance between metal and CNT presents additional parasitics that impose restraints on the electron transport. Electrical models of CNT for interconnect application were developed several years ago [4-5]. In this paper, we explored on doped and defective single-wall CNTs (SWCNT (24,0)) including contact resistance as important physical parameters to assess the performance of fabricated SWCNTs realistically for back-end-of-line (BEOL) on-chip interconnects on VLSI circuit application