Accelerated physical emulation of Bayesian inference in spiking neural networks

The massively parallel nature of biological information processing plays an important role for its superiority to human-engineered computing devices. In particular, it may hold the key to overcoming the von Neumann bottleneck that limits contemporary computer architectures. Physical-model neuromorphic devices seek to replicate not only this inherent parallelism, but also aspects of its microscopic dynamics in analog circuits emulating neurons and synapses. However, these machines require network models that are not only adept at solving particular tasks, but that can also cope with the inherent imperfections of analog substrates. We present a spiking network model that performs Bayesian inference through sampling on the BrainScaleS neuromorphic platform, where we use it for generative and discriminative computations on visual data. By illustrating its functionality on this platform, we implicitly demonstrate its robustness to various substrate-specific distortive effects, as well as its accelerated capability for computation. These results showcase the advantages of brain-inspired physical computation and provide important building blocks for large-scale neuromorphic applications.Comment: This preprint has been published 2019 November 14. Please cite as: Kungl A. F. et al. (2019) Accelerated Physical Emulation of Bayesian Inference in Spiking Neural Networks. Front. Neurosci. 13:1201. doi: 10.3389/fnins.2019.0120

Energieoptimierte Nutzungsdauer von Kraftfahrzeugen 2. aktualisierter Zwischenbericht

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ermittlung des kumulierten Energieaufwands sowie der energieoptimierten Nutzungsdauer von Mittelklasse-Pkw. Der kumulierte Energieaufwand (KEA) ist eine wichtige energiewirtschaftliche Kenngroesse, die die Summe aller durch ein Produkt bedingten oder verursachten Energieverbraeuche darstellt. Der KEA wird durch eine Prozesskettenanalyse ermittelt, wobei eine ganzheitliche Bilanzierung der Energieaufwendungen waehrend der Produktlebensphasen Herstellung, Nutzung und Entsorgung erfolgt. (orig./HW)This research project is aimed at establishing the cumulative expenditure of energy (CEE) and the energy-optimized service life of an intermediate passenger car. CEE is an important energy-economy characteristic factor which represents the sum of all energy consumptions caused or induced by a given product. CEE is determined by way of a process-chain analysis which involves holistic balancing of energy spent throughout the product life stages of manufacturing, service, and disposal. (orig./HW)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F94B0811 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman

Rationalisierung des Strombedarfs fuer stationaere elektrische Antriebe. T. 1 Theoretische Grundlagen

Available from TIB Hannover: F96B1112 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

Rationalisierung des Strombedarfs fuer stationaere elektrische Antriebe. T. 3. Betriebsmessungen Messtechnische Analysen an industriellen Antriebssystemen

Available from TIB Hannover: F96B1114 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

Prozesswaerme: Oefen

Vol. 8-11 of the project 'Interdisciplinary Technologies' discusses problems of process heat furnaces: System specifications (process heat processes, energy demand, process and working temperatures); Technical description (furnaces, heat threatment furnaces); plant and system description (heating systems, energy demand of a thermal installation); Technical and physical analysis; Data compilation; General analysis. (BWI)Im Rahmen des Teilprojektes 'Querschnittstechniken' wird hier im Band 8-11 ueber Probleme von 'Prozesswaerme-Oefen' berichtet: - Systemanforderungen (Prozesswaermeverfahren, Energiebedarf, Prozess- und Arbeitstemperaturen) -Technikbeschreibung (Schmelzoefen, Waermebehandlungsoefen) - Anlagen und Systembeschreibung (Beheizungseinrichtungen, Energiebedarf einer waermetechnischen Anlage) - Technisch-physikalische Analyse - Datensammlung -Uebergreifende Analyse. (BWI)SIGLEAvailable from TIB Hannover: QN 51(8-11) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany)DEGerman

Prozesswaerme: Brenner

Burners are treated separately in the IKARUS project because of their wide range of applications, which goes far beyond industrial process heat generation. The section 'System Requirements' describes and defines the range of applications of burners. The section 'Technical Description' describes the layout and function of the various burner types and their main components as well as the performance and emission characteristics of burners. The section 'Plant and System Description' goes into the interactions between the burners described here and the furnaces and process heat generation systems in which they are used. In the section 'Technical and Physical Analysis', possible emission reduction measures, user habits and control patterns, and the technical developments expected for the future are gone into. The section 'Data Sheets' describes the structure and use of the compiled data sheets. The section 'Data Compilation' contains an outline of the compiled data sheets as well as a survey of the technologies applied and their most important characteristic data. The whole field of burners with its characteristic technical, energy-related and economic data is presented in the form of a general analysis. Finally, the chapter 'Examples' presents a concrete example from the field of process heat generation in order to illustrate the application of the results and the method of comparative evaluation. (orig./GL)Aufgrund der vielseitigen Einsatzmoeglichkeiten von Brennern - nicht nur fuer industrielle Prozesswaermeeinrichtungen - ist eine getrennte Behandlung dieses Technikbereiches zweckmaessig. Im Abschnitt Systemanforderungen wird der Anwendungsbereich der Brenner beschrieben und abgegrenzt. Der Abschnitt Technikbeschreibung beinhaltet neben der Darstellung von Aufbau und Funktionsweise der unterschiedlichen verfuegbaren brennerbauarten und ihrer Hauptkomponenten, die Beschreibung des Betriebs- und Emissionsverhaltens von Brennern. Im Abschnitt Anlagen- und Systembeschreibung wird in erster Linie das Zusammenwirken zwischen den hier beschriebenen Brennern und der getrennt dargestellten Technikbeschreibung der Oefen- und Prozesswaermeeinrichtungen in kurzer Form dargestellt. Im Abschnitt technisch-physikalische Analyse wird auf die Moeglichkeiten von Emissionsminderungsmassnahmen, auf das Benutzer- und Regelverhalten, sowie auf die in Zukunft zu erwartenden technischen Entwicklungen eingegangen. Der Abschnitt Datenblaetter beschreibt den Aufbau, die Struktur und Anwendungsweise der erstellten Datenblaetter. Im Abschnitt Datensammlung werden die erstellten Datenblaetter im Ueberblick dargestellt und eine Uebersicht ueber die gewaehlten Techniken und deren wichtigsten Kenndaten gegeben. In Form einer uebergreifenden Analyse wird das Gesamtgebiet der Brenner mit seinen charakteristischen Kenngroessen technischer, energetischer und oekonomischer Art dargestellt. Abschliessend wird im Kapitel 'Beispiele' exemplarisch anhand eines konkreten Anwendungsfalls aus dem Technikbereich der Prozesswaerme die Anwendung der Ergebnisse und die Durchfuehrung von Technikvergleichen aufgezeigt. (orig./GL)SIGLEAvailable from TIB Hannover: QN 51(8-10) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany)DEGerman