FPGAFly：通过延迟脉冲扩展与共享码字状态在单块 FPGA 上实现 166.7k 神经元果蝇连接组
FPGAFly: A 166.7k-Neuron Fruit-Fly Connectome on One FPGA via Deferred Spike Expansion and Shared-Codeword States
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FPGAFly 在单块 FPGA 上运行 166.7k 神经元、25.6M 连接的果蝇中枢神经系统连接组，100 ms 窗口平均 86.83 ms 完成。
突触分辨率的果蝇（Drosophila）连接组使得对整个昆虫神经系统进行逐神经元模拟成为可能，然而全脑模型仍需要计算量巨大的软件或多块神经形态芯片，而单块 FPGA 仅能支持小型或统计性网络。要扩展到完整连接组，逐突触的脉冲展开会使队列流量随扇出最高达 11.2k 而增长，同时 41 位神经元状态需要 6.83 Mbit，超过了目标器件 6.27 Mbit 的片上块静态 RAM（BSRAM）。FPGAFly 在单块 FPGA 上运行 166.7k 神经元、25.6M 连接的漏积分放电雄性中枢神经系统（CNS）连接组。保序延迟展开按源 ID 顺序为每个脉冲排队一个 64 位描述符，将外部内存流量减少 54.5%-57.9%，峰值队列数据减少 95.6%-96.5%，且结果逐位相同。一种 24 位编码在正常、不应期和量化越界状态之间共享码字，将 BSRAM 用量从 438 降至 270，额外增加 1245 个 LUT，且在 10,000 次 MNIST 预测中零变化。在 Gowin GW5AST-LV138 上以 80 MHz 运行，每个 100 ms 窗口平均在 86.83 ms 内完成，2000 次测试中均在 93.05 ms 内完成，实现了首个在单块 FPGA 上的完整果蝇 CNS 连接组模拟。
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来源：arXiv · Neural and Evolutionary Computing · arxiv.org