I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n  ( I J RA)   Vo l.  13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 ,   p p .   4 9 5 ~ 5 0 5   I SS N:  2722 - 2 5 8 6 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /i jr a . v 13 i 4 . pp 4 9 5 - 5 05           495       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   Ana ly sis  of  sing le  la y er artif icia l ne ura l net wo rk  neu ro mo rphic  ha rdwa re c hip       Aruna   P a nt,   Adesh   K um a r,   P iy us h K uch ha l   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s  En g i n e e r i n g ,   S c h o o l   o f   A d v a n c e d   En g i n e e r i n g ,   U P ES,  D e h r a d u n ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 5 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u l 3 0 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Au g   1 2 ,   2 0 2 4       Th e   n e u ro m o r p h ic  a rc h it e c tu re s   a re   h a r d wa re   n e two r k   s y ste m s  d e sig n e d   with   n e u ra l  f u n c ti o n s.   Ne u ra l  n e two r k s  se e n   i n   b io l o g y   se rv e   a s  a n   in sp irati o n   f o r  n e two r k   sy ste m s.  A sy n a p se   c o n n e c ts ev e ry   n o d e   o r  n e u ro n   in   a n   a rti ficia l  n e u ra l   n e two r k   (AN N)  to   e v e ry   o t h e r  n o d e .   As   in   b io l o g ica l   b ra in s,   th e   a m p li tu d e   o f  th e   li n k in g   b e twe e n   n o d e s  re fe rre d   to   a s  sy n a p ti c   we ig h ts  will   re g u late   th e   c o n n e c ti o n .   I n   c o n t ra st  to   c o n v e n ti o n a l  d e sig n ,   AN N  u se s  m a n y   h ig h ly   o rg a n ize d   d e a li n g   p iec e s  th a t  wo rk   to g e th e r  to   so lv e   re a l - wo rld   issu e s.  Th e   d e sig n   o f  th e   n e u r o m o rp h ic  h a rd wa re   c h ip   is  d isc u ss e d   in   th e   p a p e r.   T h e   targ e t  d e v ice   u se d   is  a   Virte x - 5  F ield   P ro g ra m m a b le  G a te  Arr a y   (F P GA )  a n d   th e   sim u lati o n   is  tak e n   o n   Xili n x   M o d e lS im   so ftwa re .   Th is  c h ip   is  d e sig n e d   f o r  2 0   n e u ro n   in p u ts,  e a c h   o f  th e   n e u ro n   in p u ts  is  8 - b it .   Eac h   2 0 - n e u r o n   i n p u t  is  m u lt ip li e d   b y   2 0   i n p u t   we ig h ts  a n d   e a c h   we ig h t  is  8 - b it   so   wh e n   th e se   2 0   in p u t  w e ig h ts  a re   m u lt ip li e d   b y   2 0   n e u r o n   i n p u ts  in   t h e   m u lt ip li e r  it   g iv e s  1 6 - b it   o u t p u t .   A   c o n tro l  lo g ic  is  u se d   i n   th is  n e u ro m o rp h ic  h a rd wa re   c h ip   d e sig n   wh ich   is  u se d   t o   fe e d   m u lt ip li e r  o u t p u t   t o   e a c h   in p u t   o f   t h e   h id d e n   lay e r.   T h e   sy ste m - lev e l  o u tco m e   o f  t h e   h id d e n   lay e r  is  t h e n   g i v e n   to   th e   m u lt i p lex e r  wh ich   h a s   2 0   i n p u ts  a n d   o n e   sin g le  o u t p u t .   Th e   m u lt ip lex e r  is  u se d   to   se lec t  a n y   o f  t h e   2 0   o u t p u ts  o f   th e   c o n tr o l  l o g ic.   F in a ll y ,   to   g a in   a n   u n d e rsta n d i n g   o f  t h e   p e rfo rm a n c e   o f  th is  n e u r o m o rp h ic  h a rd wa re   c h i p ,   we   h a v e   c o m p u ted   th e   h a rd wa re   u ti l iza ti o n   p a ra m e ters .   Th e se   p a ra m e ters   in c lu d e   slice s,  in p u t/ o u t p u t  b l o c k s  (I O Bs),  re g isters   u se d ,   m e m o ry ,   a n d   t h e   o v e ra ll   p ro p a g a ti o n   d e la y   u se d   b y   th e   h a r d wa re   c h ip .   K ey w o r d s :   C o n tr o l lo g ic   Field   p r o g r a m m ab le  g ate  a r r a y   Sin g le  lay er   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   Neu r o m o r p h ic  h ar d war e  c h ip   Sy s tem   p er f o r m a n ce   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ad esh   Ku m ar     Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   Sch o o l o f   Ad v an ce d   E n g in ee r in g ,   UPES   Deh r ad u n   I n d ia   E m ail: a d esh m an av @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Neu r o m o r p h ic  co m p u tin g   s ee k s   to   m im ic  th e  f u n ctio n ality   o f   th e  h u m an   b r ai n .   I t  is   p r e d icate d   o n   th e  n o tio n   th at  th e  b r ain   is   a  s u p er co m p u ter   with   g r ea t  ef f ici en cy   an d   p o wer   th at  ca n   p r o ce s s   in f o r m atio n   in   a  non - lin ea r   f ash io n .   T o   ac co m p lis h   th is ,   n eu r o m o r p h ic  co m p u tin g   m ak es  u s e  o f   a  n etwo r k   o f   in ter co n n ec ted   n eu r o n s ,   wh ich   ar e  b asic  p r o ce s s in g   u n its   th at  p r o ce s s   d at a.   T h e  elec tr ical  an d   ch em ica l  ch ar ac ter is tics   o f   b io lo g ical  n eu r o n s   ar e   m im ic k ed   in   th e   d esig n   o f   th e   ar ti f icial  n eu r o n s .   B ec au s e  o f   its   ab ilit y   to   h an d le   in f o r m atio n   in   a  m an n er   clo s e  to   th at  o f   th e  h u m an   b r ain ,   n eu r o m o r p h ic  co m p u tin g   is   a  p er f ec t  f it  f o r   th e  im p r o v em e n t  o f   b r ai n - co m p u ter   in ter f ac es  ( B C I s ) .   T h e  c ap ac ity   o f   n eu r o m o r p h ic  c o m p u tin g   to   p r o ce s s   in f o r m atio n   in   a  m an n er   lik e  th e  h u m an   b r ain   is   o n e  o f   its   p r im ar y   ad v an tag es.  T h is   im p lies   th at  it  ca n   b e  ap p lied   to   d ev elo p   B C I s   th at  m ak e  s en s e  to   u s er s   m o r e  n atu r ally .   Fo r   in s tan ce ,   a  n eu r o m o r p h ic   B C I   m ig h t   m ak e  u s e   o f   th e   s am e  s ig n als  s u ch   as   elec tr o en ce p h alo g r ap h y   ( E E G)   s ig n als  t h at  th e   b r a in   u s es  to   r eg u late   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S  I n t  J   R o b   &   A u to m ,  Vo l .   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :   4 9 5 - 5 0 5   496   m o v em en t.   T h e  ca p ac ity   o f   n eu r o m o r p h ic   co m p u tin g   t o   p r o ce s s   m ass iv e  am o u n ts   o f   d at a  q u ick ly   is   an o th e r   ad v an tag e.   Ad d itio n ally ,   b y   lo wer in g   th e  am o u n t  o f   p o wer   n ee d ed   to   o p er ate  B C I s ,   n eu r o m o r p h ic  co m p u tin g   m ay   en h an ce   t h eir   o v er all  p er f o r m a n ce .   T h is   m ay   r esu lt   in   th e  cr ea tio n   o f   B C I s   th at  ar e  lo n g er - last in g ,   lig h ter ,   an d   m o r e  p o r tab le.   A  d ev ice  k n o wn   as  b r ain - c o m p u ter   in ter ac tio n   en a b les  d ir ec t  co n n ec tio n   b etwe en   th e  b r ain   an d   e x ter n al  d ev ice s   with o u t  r ely in g   o n   p e r ip h er al  n er v es.  No wad ay s ,   B C I   is   m o r e  o f   a  s cien ce - in v en ted   to p ic  th an   it  was  i n   th e  p r ec e d en t  b ec a u s e  o f   s ig n if ican t  b r ea k th r o u g h s   in   n eu r o l o g y ,   s ig n al  p r o ce s s in g ,   co m p u tatio n al   n eu r o s cien ce ,   s en s o r s ,   an d   o th e r   r elate d   f ield s .   B C I   is   an   ex p an d in g   f ield   o f   s tu d y .   T h r o u g h   th e  u s e  o f   th e  E E G  o r   o th er   b r ain   s ig n als,  p eo p le  with   s ev er e  m o b ilit y   d is ab ilit ies   ca n   co m m u n icate   with   ex ter n al  ass is tiv e  d ev ices  th r o u g h   th e  u s e  o f   B C I   tec h n o lo g y   [ 1 ] .   T h e  in ter c o n n ec t ed   m icr o p r o ce s s in g   u n its   ar e  ca lled   n e u r o n s   [ 2 ]   F o u r   g e n er al  f u n ctio n s   o f   n e u r o n s   ar e  in p u t,  tr ig g er ,   c o n d u ctio n ,   an d   o u t p u t  [ 3 ] .  T h e  elec tr ical  ac tiv ity   p r o d u ce d   b y   b r ain   s tr u ctu r es  an d   r ec o r d ed   f r o m   th e  s u r f ac e  o f   th e  s ca lp   u s in g   elec tr o d es  is   k n o wn   as  a n   elec tr o en ce p h al o g r am ,   o r   E E G.   E E G  is   th e  p r im ar y   m eth o d   u s ed   b y   r esear ch e r s   to   d ef in e  b r ain   ac tiv ity   s in ce   it  ca n   b e  r ec o r d e d   n o n - in v asiv ely   with   th e  u s e  o f   d is p o s ab le  eq u ip m en t.  T h r o u g h   a   f u ll  B C I   s y s tem ,   th e  E E G  o r   b r ain   ac tiv ity   ca n   b e  ap p li ed   in   r ea l - tim e  p r o ce s s in g   t o   co n tr o l  ex ter n al   eq u ip m en t.  A  d ata  co llectin g   s y s tem ,   p r e - p r o ce s s in g   o f   t h e  o b tain ed   s ig n als,  f ea tu r e  ex tr ac tio n ,   f ea tu r e  class if icatio n ,   p o s t - p r o ce s s in g   o f   th e   class if ier   o u tp u t,   a n d   last ly   th e   co n t r o l  u s er   in ter f ac e  an d   d e v ice  co n tr o ller   ar e   th e  s tan d ar d   co m p o n e n ts   o f   a  B C I   s ch em e.   I n   r ec en t  y ea r s ,   th e  f ield   o f   B C I   h as  witn es s ed   s ig n if ican t  b r ea k th r o u g h s   in   b o th   th e  m ed ical  an d   in f o r m atio n   tech n o lo g y   f ield s .   T h e  n o n - in v asiv e  v er s io n   o f   B C I s ,   wh ich   is   b ased   o n   E E G,   is   p ar ticu lar ly   p o p u lar   [ 4 ] .   B C I   is   b ased   o n   an   E E G  an d   p r esen ts   n ew  av en u es  o f   co m m u n icatio n   c o n n ec tin g   th e  h u m an   b r ain   an d   a  c o m p u ter   [ 5 ] .   Am o n g   th e  n u m er o u s   d if f er en t  m eth o d s   th at  ar e  ac ce s s ib le,   ar tific ial  n eu r al   n etwo r k s   ( ANNs )   ar e   a  well - estab lis h ed   m eth o d   th at  h as  s ev er al  s u cc ess f u l  ap p licatio n s   in   th e   f ield   o f   B C I   r esear ch   [ 6 ] .   I t   is   p o s s ib le  to   ap p ly   n eu r al  n etwo r k s   u s in g   eith er   an al o g   o r   d ig ital  s y s tem s .   B ec au s e  o f   its   b en ef its   p r ec is io n ,   m o r e  r e p ea tab ilit y ,   r ed u ce d   s en s itiv ity   to   n o is e,   im p r o v ed   test ab ilit y ,   in cr ea s ed   f lex ib ilit y ,   an d   co m p atib ilit y   with   v ar i o u s   p r ep r o ce s s o r   ty p es - th e  d ig ital  ap p r o ac h   is   m o r e  o f ten   u s ed .   T h e  h ar d war e   im p lem en tatio n s   o f   d ig ital  n e u r al  n etwo r k s   ar e   f u r t h er   d iv i d ed   in to   th r ee   ca teg o r ies:   f ield   p r o g r am m ab le  g ate   ar r ay   ( FP GA)   b ased ,   d ig ital   s ig n al  p r o ce s s in g   ( DSP)  b a s ed ,   an d   ap p licatio n - s p ec if ic  in teg r ated   cir cu its   ( ASI C )   b ased   [ 7 ] .   Sin ce   DSP  im p lem en tatio n   is   s eq u en tial,  th e  p ar allel  ar ch itectu r e  o f   t h e   n eu r o n s   in   a  lay er   is   lo s t  [ 8 ] .   T h e  ASI C   ap p licatio n s   d o   n o t  allo w  f o r   u s er   r ec o n f ig u r atio n .   B ec au s e  it  allo ws  f o r   f lex ib le   r ec o n f ig u r atio n   an d   m ai n tain s   th e  p a r allel  ar ch itectu r e  o f   th e  n er v e   ce ll  n eu r o n s   in   a   lay er ,   FP GA  is   an   ap p r o p r iate  p iece   o f   h ar d war e  f o r   n e u r al  n etwo r k   im p lem e n t atio n .       2.   RE L AT E D  WO RK   T h r ee   c o m p u tatio n al  tr aits   c o m m o n l y   lin k e d   with   ANNs  in clu d e  p ar allelis m ,   m o d u l ar ity ,   an d   d y n am ic  ad a p tatio n .   B ec au s e  FP G A - b ased   r ec o n f ig u r a b le  co m p u tin g   ar ch itectu r es   allo w  f o r   r ap id   r ec o n f ig u r atio n   an d   co n cu r r en cy   to   ad ju s t  an   ANN ' s   weig h t s   an d   to p o lo g y ,   th e y   ar e  an   ex ce llen t  ch o ice  f o r   im p lem en tin g   ANNs.  L ar g e - s ca le  n eu r al  n etwo r k   FP GA  r ea lizatio n   r em ain s   a  d if f ic u lt  task   d u e   to   t h e   ‘ m u ltip licatio n - r ich ’   n atu r e  o f   ANN  alg o r ith m s   an d   th eir   co m p ar ativ el y   h ig h   im p lem en tatio n   co s ts .   Nu m er o u s   s tu d ies  h av e   b ee n   p u b lis h ed   i n   th is   f ield ,   in cl u d in g   m u lti - ch ip   r ea lizatio n   [ 9 ] ,   NNs  with   ce r tain   lim itatio n s   to   o b tain   f aster   s p ee d   o f   o p er atio n   at  a  ch ea p er   co s t  [ 1 0 ] ,   an d   n ew  NN  m u ltip licatio n   alg o r ith m s   [ 1 1 ] .   T h e  ass ess m en t  o f   E E G  s ig n als  b y   in co r p o r atin g   th e  f ee d - f o r war d   m u ltil ay er   ANN  an d   FP GA  u tili zin g   VHDL   lan g u ag e  in   th e  tim e - f r eq u e n cy   r ep r esen tatio n s   f o r   th e  d o m ain   an aly s is   h as  b ee n   u s ed   to   d iag n o s e  ep ilep s y ,   a  n eu r o lo g ical  c o n d itio n   [ 1 2 ] .   T h e   cu r r e n t  r eq u ir em en t  f o r   n eu r o m o r p h ic  ch ip s   in   r ea l - wo r ld   ap p licatio n s   th at  r eq u ir e  th e  b est  h ar d war e  an d   m em o r y   is   wh at  d r o v e  th e  d ev elo p m en t   o f   ANN  h ar d war e  ch ip s .   T h e   ar ch itectu r e   o f   th e   d ee p   lear n in g - b ased   ANN  is   in ten d e d   to   d eliv er   th e   b est  p er f o r m an ce   [ 1 3 ] .  Ar ch itectu r e  f o r   u s in g   ANNs  o n   FP GAs.  T h e  f r am ewo r k   f r ee s   th e  u s er   f r o m   h a n d lin g   lo w - lev el  h ar d war e  d etails,  allo win g   f o r   th e  q u ick   d ep lo y m e n t o f   alr ea d y   tr ain e d   ANNs o n   FP GA  s y s tem s   [ 1 4 ] .   T h er e  is   o n ly   o n e  ac tiv atio n   o p er atio n al   b lo ck   i n co r p o r ated   in   th e   n ew   h ar d w ar e  ar ch itectu r e  f o r   f ee d - f o r w ar d   n e u r al  n etwo r k   ( FF NN) ,   th at  is   ex ter n al  to   th e  wh o le  n etwo r k .   T o   m in im iz e  co m p lex ity   an d   ar ea   u s ag e.   I n ter m ed iate  r esu lts   ar e  ea s ily   ac ce s s ib le  b ec au s e  th e  s in g le  ac tiv atio n   b lo ck   is   n o t  p ar t  o f   th e  n etwo r k   [ 1 5 ] .   Ad d itio n ally ,   o n ly   o n e  h id d en   lay er   is   u s ed   in   t h is   in s tan ce ;  all  o th er   lay er s   o u g h t  to   m ak e   u s e  o f   t h e  s am e  h ar d war e.   T h e  la y er   th at  is   p u t  in to   p r ac tice  will  b e  th e  b ig g est  lay er   with   th e   m o s t  n eu r o n s   [ 1 6 ] .   T h e  ar c h itectu r e  is   o f ten   a   s y s to lic  ar r ay .   I t  is   a  u n if o r m   n etwo r k   o f   lin k e d   d ata  p r o ce s s in g   u n its   ( DPU)   k n o wn   as  ce lls   o r   n o d es  [ 1 7 ] .  T h e  id ea   b eh in d   ANNs  o r ig in ated   with   b r ain   c o n ce p ts   th a t  wer e  m o d if ied   f o r   u s e  with   d ig ital  co m p u ter s .   ANNs  wer e  f ir s t  d ev elo p ed   a s   m ath em atica lly   m o d eled   b r ain   n eu r o n s   [ 1 8 ] .   T h ese  s tu d i es  d em o n s tr ate  t h at  ev er y   n e u r o n   in   ANNs  r ec ei v es  in f o r m atio n   as  in p u t  f r o m   eith er   ex ter n al  o r   o th er   n e u r o n s .   T h is   d ata  is   d is tr ib u ted   as  an   o u t p u t  th at  i s   ap p lied   as  a  n o n - lin ea r   f u n ctio n   an d   ca lcu late d   as  th e  weig h ted   to tal  o f   th e   in p u ts   [ 1 9 ] .   T h e  b est  o p tio n   f o r   FF NN  r ea lizatio n   is   h ar d war e  f o r   FP GA  im p lem en tati o n s ,   b u t  th er e   ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S  I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       A n a lysi s   o f sin g le  la ye r   a r tifi c ia l n eu r a l n etw o r k  n eu r o mo r p h ic  h a r d w a r e  ch ip   ( A r u n a   P a n t )   497   n u m er o u s   o b s tacle s   to   o v er co m e  [ 2 0 ] .   Activ atio n   f u n ctio n   im p lem en tatio n ,   m atr ix   m u ltip licatio n   im p lem en tatio n ,   weig h t  m atr ix   s to r ag e,   p ar tial  r esu lts ,   c o ef f icien ts ,   etc.   ar e   im p o r ta n t  f o r   s elec tin g   an   ap p r o p r iate  n u m b e r   f o r m at   to   o p tim ize  ar ea ,   p o wer ,   an d   s p e ed   [ 2 1 ] .   Neu r al   n etwo r k s   h a v e   m an y   ap p licatio n s   in   v er y   lar g e - s ca le  in teg r atio n   ( VL SI)   d esig n ,   o n e  o f   wh i ch   is   lear n in g   h o w  to   ca teg o r ize  b r ain   b eh a v io r   p atter n s .   Fu r th er m o r e,   it  is   in   s itu atio n s   wh er e  th er e  is   a  s t r o n g   c o r r elatio n   [ 2 2 ] .   I t  is   illu s tr ated   with   VL SI  n etwo r k s   o f   s p ik e  n eu r o n s   an d   a  m u ltid im en s io n al  p atter n   o f   v ar y in g   s ac k in g   r ates  [ 2 3 ] .   T h e  r o b u s t  s p ik e - d r iv en   f lex i b ilit y   ap p r o ac h   is   u s ed   to   im p lem en t  d y n am ic  s y n ap s es  [ 2 4 ] .   Mo r eo v e r ,   th e  i n p u t  p atter n   to   th e   o u tp u t  n eu r o n ,   t h e  in p u t  s ig n a l  will  o f f er   an   ex tr a   co n tr ib u tio n   s p ik e  tr ai n   d u r in g   tr ain in g .   I t  is   em p lo y e d   to   r esp o n d   to   th e  i n p u t  p r o to ty p e   at  a  m o d est  r ate  o r   with   a  h ig h   ch ar g e  [ 2 5 ] .   Sil ico n   n eu r o n s   wer e  im p lem en ted   b ased   o n   th e   ap p licatio n   n e ed s   o f   a  co llectio n   o f   s o lu t io n s .   Dif f er en t  c o m p u tatio n a l  m o d els  ca n   b e   im p lem en ted   u s in g   th e  wid e  r an g e  o f   n e u r o m o r p h ic  s ilico n   cir cu its   av ailab le  [ 2 6 ] .   T h e   p r ed ictio n   o f   th e   o v er all  n u m b er   o f   to u r is ts   ar r iv in g   in   Sp ain   was m ad e  u s in g   n eu r al  s in g le - in p u t sin g le - o u tp u t n eu r al  n etwo r k s   [ 2 7 ]   an d   m u ltip le - in p u t  m u ltip le - o u tp u t  n eu r al  n etwo r k s .   A n   ANN  r ec eiv es  a  lar g e  n u m b er   o f   s ig n al  in p u ts   f r o m   th e  d is tin ct  d ata  c o llectio n   o r   o u tp u t   o f   p r ev io u s ly   ass o ciate d   n e u r o n s .   E v er y   i n p u t   e n ter s   th r o u g h   a  lin k   k n o wn   as  a  s y n ap s e,   wh ich   h as  a  m as s   [ 2 8 ] .   A  s ca lab le  A NN  ch ip   ca n   b e  cr ea ted   with   f ea tu r es  lik e  q u ick   r esp o n s e  tim es,  lo w  co s ts ,   lo w  p o wer   co n s u m p tio n ,   a n d   t h e  ab ilit y   to   in teg r ate  with   F PGA  an d   wo r k   with   em b ed d e d   cir cu its .   T o   im p le m en t  th e  ANN,   it  is   n ec ess a r y   to   en s u r e  t h at  th er e  ar e  e n o u g h   FP GA  lo g ic   elem en ts   ( L E s )   o r   lo o k u p   ta b les  ( L UT s )   av ailab le.   T h is   is   cr u cial  f o r   h an d lin g   th e  r eq u ir ed   n u m b er   o f   n eu r o n s   an d   th eir   c o n n ec tio n s .   E f f icien t  u tili za tio n   o f   r e g is ter s   o r   f lip - f lo p s   is   cr u cial  f o r   th e  s to r ag e   o f   weig h ts   an d   in ter m ed iate  v alu es.  I t  is   r eq u ir e d   to   ca lc u late  th e  n ec ess ar y   th r o u g h p u t  t o   d eter m in e  th e  clo c k   f r eq u e n cy   f o r   y o u r   d esig n .   F o r   y o u r   wh o le  d esig n ,   m a k e  s u r e  th at  th e  s etu p   an d   h o ld   t im es  ar e  with in   th e   allo wed   r an g e.       3.   M E T H O DS   Neu r o m o r p h ic   s y s tem s   n ec ess itate  u n iq u e  n etwo r k   to p o lo g ies.  T h e  m o s t  co m m o n   k in d   o f   n etwo r k   m o d el  im p lem en tatio n   is   th e   f ee d - f o r war d   n e u r al  n etwo r k ,   wh ich   is   em p lo y ed   in   m u ltil ay er   s en s in g .   I n   ad d itio n   to   t h ese,   th er e   ar e   m a n y   o th er   ty p es  o f   n eu r al  n etw o r k   to p o l o g ies,  s u ch   as  a r tific ial  n eu r al   n etwo r k s ,   ce llu lar   n eu r al  n etwo r k s ,   r ec u r r en t  n eu r al  n etwo r k s ,   ce llu lar   au to m ata,   s p ik i n g   n eu r al  n etwo r k s ,   ar tific ial   n eu r al  n etwo r k s ,   an d   n e u r al  n etwo r k s   th at  ar e  p u ls e - co u p led .   I n   k ee p in g   with   th e  cu r r en t  tr en d   in   n eu r al   n etwo r k   r esear ch ,   th e  h o p - f iel d   n etwo r k ,   a  r ec u r r en t  n eu r al  n etwo r k   ( R NN)   n etwo r k   d esi g n ,   was  p ar ticu lar ly   p o p u lar   in   ea r ly   n e u r al  m o r p h o lo g y   im p lem en tatio n s .   Mo r e  m o d er n   im p lem e n tatio n s   o f   th is   ar ch itectu r e  ex is t.  Fo r   ex am p le,   d ata  ca teg o r izatio n ,   f au lt  d etec tio n ,   g r ap h   p ar titi o n ,   etc.   wo r k   to g eth er   to   s o lv e  r ea l - wo r ld   is s u es.  Ar tific ial  n eu r al  n etw o r k s ,   o r   ANNs,  ar e  co m p u ter   p r o g r am s   th at  d r aw  s tim u latio n   f r o m   th e  h u m an   b r ain   [ 2 9 ] .   T h ey   ca n   r eso lv e  e x tr em ely   co m p licated   is s u es  t h at  th e  tr ad itio n al  p r o ce s s in g   s y s tem   is   u n ab le  to   h an d le.   B ec au s e  o f   its   q u ick   p r o ce s s in g   s p ee d   an d   ac cu r at e  o u tp u t,  ANN  is   u s ed   in   m an y   d if f er e n t  f ield s .   T h er e  ar e  alr ea d y   s ev er al  v a r ieties  o f   ANN s .   T h e  m o s t  p o p u lar   an d   s tr aig h tf o r war d   o n e  is   f ee d - f o r war d   n eu r al  n etwo r k s   ( FF NN) .  Neu r al  n etwo r k s   an d   n eu r o m o r p h i c  n etwo r k s   ar e  th e   two   way s   to   d o   ANN.     Neu r al  n etwo r k s   ar e  s im p ly   a  s o f twar e  ap p r o ac h   th at  r u n s   o n   PC - b ased   p latf o r m s .   Du e  to   its   in ab ilit y   to   m an ag e  th e  r eq u ir ed   th r o u g h p u t,  a  PC - b ased   s y s tem   is   u n f it f o r   h ig h - s p ee d   p r o ce s s in g ,   p r ed ictio n ,   d ec is io n - m ak in g ,   o r   ca te g o r iz atio n .   T h er ef o r e,   n eu r o m o r p h ic  d esig n   o r   a n o th e r   h a r d war e  ap p r o ac h   will  b e   th e  way   to   g o   f o r   ANN   im p le m en tatio n   [ 3 0 ] .   C en tr al  p r o ce s s in g   u n its   ( C P Us)  an d   g r ap h i cs  p r o ce s s in g   u n its   ( GPUs )   ar e  id ea l  f o r   th is   task   d u e  t o   th eir   lig h tn in g - f ast  d a ta  p r o ce s s in g   ca p ab ilit ies;   n ev er th eless ,   th ey   a r e   r elativ ely   p o wer f u l  wh en   c o m p ar ed   t o   FP GAs  an d   o th er   h ar d war e  p latf o r m s .   Fig u r e  1   p r esen ts   th e  ar ch itectu r e  o f   th e  s in g le - lay e r   f ee d - f o r war d   n eu r al  n etwo r k .   Fig u r e  2   p r esen ts   th e  f u n ct io n al  b lo ck s   o f   t h e  s in g le - s tag e  n eu r o n   n etwo r k .   W e  d esig n ed   a  s y s tem   u s in g   VHDL   m o d elin g ,   wh ich   in clu d es  a  s in g le - s tag e  n eu r o n   ch ip .   W e  d esig n e d   th r ee   p r im a r y   u n its :  th e  m u ltip licatio n   u n it,  t h e  co n tr o l  u n it,   an d   a   m u ltip lex e r   [ 3 1 ] .   T h e  n e u r o m o r p h ic  ch ip   wh ich   h ad   b ee n   d esig n ed   ca n   b e  d iv id e d   m ain ly   i n to   th r ee   p ar ts .   −   Mu ltip lier   u n it:  T h e  m u ltip lier   th at  was  u s ed   to   co n f ig u r e  m u ltip lies   2 0   n eu r o n   in p u ts   with   2 0       n eu r o n   weig h ts   ea ch   h av in g   8 - b it  in f o r m atio n   a n d   8 - b it  weig h ts   a n d   g iv es  o n e  s in g le  o u tp u t  w h ich   is   1 6   b its .   So ,   af ter   t h e  m u ltip licatio n   o f   n eu r o n   weig h t,   we  g et   th e  v al u es,  M 0 ,   M 1 ,   M 2 ,   M 2 ,   M 3 ,   M 4 ,   M 5 ,   M 6 ,  M 7 ,  …  M 19 .   −   C o n tr o l  u n it:  I n   th e  co n tr o l  l o g ic  we  h av e  th e  in p u ts   f r o m   M 0 ,   M 1 ,   M 2 ,   M 2 ,   M 3 ,   M 4 ,   M 5 ,   M 6 ,  M 7 ,   . . .   M 19 ,   o n e   s o u r ce   a d d r ess   o f   5   b it s ,   a n d   th e   o u t p u ts   ar e  N 0 ,   N 1 ,   N 2 ,   N 3 ,   N 4 ,   N 5 ,   N 6 ,   N 7 ,   … ,  N 19 .   T h e   d esti n atio n   ad d r ess   is   also   5   b its .   T h er ef o r e,   b ased   o n   th e  s o u r ce   ad d r ess   an d   d esti n atio n   ad d r ess   th e   o u tp u t  o f   th e  m u ltip lier   is   f ed   t o   ea ch   n o d e  o f   th e  h id d en   lay e r .   −   Mu ltip lex er   u n it:  Fro m   th e  co n tr o l  u n it  we  g et  2 0   o u tp u ts   wh ich   ar e  f r o m   N 0 ,   N 1 ,   N 2 ,   N 3 ,   N 4 ,  … ,  N 19 .   I n   th e  m u ltip lex er   u n it,  we  h av e  2 0   in p u ts .   E ac h   in p u t  is   1 6   b its   an d   o n e  s elec tio n   lin e  wh ich   is   5   b its   an d   b ased   u p o n   th e  s elec tio n   lin e  t h e  o u tp u t o f   t h e  m u ltip lex e r   u n it we   g et.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S  I n t  J   R o b   &   A u to m ,  Vo l .   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :   4 9 5 - 5 0 5   498   T o   ac h iev e  p ar allelis m ,   it  is   n ec es s ar y   to   ex ec u te  th e  co m p u tatio n s   o f   s ev er a l  n eu r o n s   s im u ltan eo u s ly ,   if   th e  av ailab le  FP GA  r e s o u r ce s   allo w  f o r   it.  Pip elin in g   im p r o v es  th e  n e two r k ' s   th r o u g h p u t   b y   b r ea k in g   d o w n   th e  p r o ce s s in g   in to   s m aller   p ar ts .   T o   p r o v id e  p r o p er   m an a g em en t  a n d   s y n ch r o n izatio n   o f   th e  in p u t/o u t p u t  ( I /O)   p i n s ,   p ar ticu lar ly   wh en   d ea lin g   with   m u ltip le  clo ck   d o m ai n s ,   it  is   ess en tial  to   en s u r e  th at  all  co m p o n e n ts   o f   th e   d e s ig n   ar e   s y n ch r o n ized   with   ea ch   o th e r .   T o   m in im ize  p o wer   co n s u m p tio n ,   it  is   n ec ess ar y   to   o p tim ize  th e  d esig n   b y   r ed u cin g   s witch in g   ac tiv ity   an d   im p lem e n tin g   lo w - p o wer   d esig n   s o lu tio n s .   B ased   o n   th e  s im u la tio n ,   th e  d esig n   is   co n f ir m e d   t o   h av e  d ata  r ates  f o r   t h e  ANN  in p u ts   an d   o u tp u ts   th at  ar e  co n s is ten t  with   th e  in p u t/o u tp u t  b an d wid th   o f   th e   FP GA.   T h e  co n s tr ain ts   o f   y o u r   FP GA  b o ar d   will   d eter m in e  th e  allo ca tio n   o f   p i n s   f o r   d ata  i n p u ts ,   o u tp u ts ,   a n d   co n t r o l  s ig n als.  T h e  d esig n   is   v er if ied   o n   th e   FP GA,   u tili zin g   in - cir cu it  te s tin g   an d   d eb u g g in g   tech n i q u es,  s u ch   as  test   b en c h es  a n d   in ter n al  s ig n al  m o n ito r in g .   T h e   ANN  is   s tr u ctu r ed   i n   a  m o d u lar   f ash io n ,   en ab lin g   ea s y   e x p an s io n   an d   m o d if icatio n   t o   ac co m m o d ate  m o r e  in t r icate   n etwo r k s   o r   d iv er s e  u s es  in   th e  f u t u r e.   T h is   f u n ctio n a lity   allo ws  y o u   t o   cu s to m ize  th e  ANN  to   s u it  d if f er en t  d atasets   an d   s ce n ar io s   b y   m o d if y in g   p ar am eter s   s u c h   as  th e  n u m b e r   o f   n eu r o n s   o r   lay er s .             Fig u r e  1 .   Ar c h itectu r e  o f   s in g l e - lay er   f ee d - f o r war d   n e u r al  n e two r k           Fig u r e  2 .   Fu n ctio n al  b lo c k s   o f   s in g le - s tag e  n eu r o n   n etwo r k       4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N    T h e  h a r d war e   n eu r o m o r p h ic   ch ip   f o r   2 0   n e u r o n s   in p u t  is   d esig n ed   a n d   ea ch   n eu r o n   is   8 - b it  in p u t   wh ich   is   g iv en   f ir s t to   th e  m u l tip lier .   T h e  n eu r o n   in p u t w h ic h   we  h av e  g iv en   is   f r o m   X 0 , X 1 , X 2   to   X 19   an d   th e   weig h ts   wh ich   we  h av e   u s ed   h er e  ar e  W 0 ,   W 1 ,   W 2 ,   W 3   to   W 19 .   T h e  weig h ts   with   th e  in p u t  ar e  f ir s t  m u ltip lied   b y   th e  m u ltip lier .   I t  is   im p o r tan t  to   o p tim ize  tim in g   an d   d ata  p ath way s ,   p r o v id e  ad eq u a te  s y n ch r o n izatio n ,   m an ag e  FP GA  r eso u r ce s   ef f icien tly ,   co n s id er   p o wer   co n s u m p tio n   an d   I /O  lim its ,   an d   d e s ig n   a  s in g le - lay er   ANN  in   HDL   f o r   FP GA.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S  I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       A n a lysi s   o f sin g le  la ye r   a r tifi c ia l n eu r a l n etw o r k  n eu r o mo r p h ic  h a r d w a r e  ch ip   ( A r u n a   P a n t )   499       Fig u r e  3 .   Sin g le  s tag e  n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  c h ip   r e g is ter   tr an s is to r   lo g ic  ( R T L )       T h e  p r o d u cts  we  g et  ar e  M 0 ,   M 1 ,   M 2   to   M 19 . wh ich   a r e  th e  i n p u ts   o f   th e  co n tr o l  l o g ic,   a n d   th e  o u t p u ts   o f   th e   co n tr o l  l o g ic  a r e  No ,   N 1 ,   N 2   to   N 19 .  T h e  co n tr o l   lo g i c  is   u s ed   t o   f ee d   o n e   n eu r o n   i n p u t  t o   ea c h   o f   th e   in p u ts   in   th e  h id d e n   lay er .   T h e  o u tp u t   o f   t h e  co n t r o l  lo g ic   is   g iv en   to   M 3 th e  m u ltip lex e r   wh ich   m u x   all  th e   in p u ts   an d   g iv es  a  s in g le  o u tp u t  Z 0 .   T h e  m u ltip lex er   in p u ts   ar e  f r o m   D 0   to   D 19 ,   an d   it  h as   o n e  s elec tio n   lin e  wh ich   is   o f   5   b its ,   an d   o n e   s in g le  o u tp u t  Z 0  w h ich   is   o f   1 6   b i ts .  T h e  in p u ts   ar e   p r o ce s s ed   as  Neu r o n _ X0 _ in p u t  ( 7 :0 )   to   Ne u r o n _ X1 9 _ in p u t   ( 7 :0 )   p r esen tin g   th e  2 0   n eu r o n s   i n p u ts ,   t h e  c o r r esp o n d in g   weig h ts   ar e   Neu r o n _ weig h t_ w0 ( 7 :0 )   to   N eu r o n _ weig h t_ w1 9 ( 7 :0 ) .   T h e  p o r t  a d d r ess   ( 4 : 0 )   d en o tes  lay er   ad d r ess   wh ich   is   lim ited   to   s in g le  lay er   h e r e .  T h e  n eu r o n _ o u tp u t( 1 5 : 0 )   is   th e  1 6 - b it  o u tp u t  o f   t h e  n eu r a l  n etwo r k .   Fig u r e  3   p r esen ts   th e  R T L   o f   a  s tag e   n eu r o m o r p h ic   h ar d war e  c h ip .   Fig u r e  4   r e p r esen ts   th e   s ch em atic  o f   s in g le - s tag e  n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  c h ip s ,   r esp ec tiv ely .   T h e  u s e  o f   R T L   in   a  VHDL   p r o g r am m in g   lan g u ag e   is   cr u cial  to   d ev elo p in g   a  s in g le - lay er   AN N  th at  o p tim izes  s p ee d ,   r eso u r ce   co n s u m p tio n ,   an d   p o wer   ef f icien cy ,   wh ile  also   en s u r in g   d eter m i n is tic  p er f o r m an ce ,   s ca lab ilit y ,   an d   f lex ib i lity .   T o   estab lis h   a  s ca lab le  A NN ,  it  i s   im p er ativ e   to   co n s tr u ct   an   ar ch itectu r e  th at  ca n   e f f ec tiv ely   h an d le  h ig h - d im en s io n al,   n o is y ,   an d   tem p o r al  d ata.   T o   cr ea t e   a  v er s atile  n etwo r k   f o r   E E G  ap p licatio n s ,   f o cu s   o n   in c o r p o r ati n g   m o d u lar ity ,   o p tim izin g   m em o r y   u s e,   im p lem en tin g   ef f ec tiv e  p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es,  an d   em p lo y in g   r o b u s t  tr ain in g   m eth o d s .   T o   en h a n ce   th e   s y s tem ' s   p er f o r m an ce   a n d   u s er - f r ien d lin ess ,   it  is   ad v i s ab le  to   co n s id er   th e  u tili za tio n   o f   h ar d war e   ac ce ler atio n ,   as  well  as  th e   as p ec ts   o f   in te r p r etab ilit y   an d   r ea l - wo r ld   v alid atio n .   ANNs  in   E E G  a p p licatio n s   ca n   r ec eiv e  a  d iv er s e  r an g e  o f   in p u ts ,   wh ich   ca n   b e  co m p lex   an d   v ar ied .   T h ese  in p u ts   in clu d e  r aw  tim e - s er ies   s ig n als,  p r e - p r o ce s s ed   an d   f ilter ed   d ata,   an d   ex tr ac ted   f ea tu r es.  T o   p r o p er ly   u tili ze   E E G  d ata  in   ANN,   it  is   cr u cial  to   p er f o r m   ap p r o p r iate  p r e p r o ce s s in g ,   f ea tu r e   ex tr ac tio n ,   an d   d ata  s tr u ctu r e.   T o   ac h iev e   th e   b est   p er f o r m an ce   an d   p r ec is e  o u tco m es,  it  is   ad v is ab le  to   ad ju s t  th e  in p u t  r ep r esen tatio n   b ased   o n   th e  s p ec if ic   p r o b lem   a n d   n eu r al  n etwo r k   s t r u ctu r e.   Fig u r es  5   an d   6   r ep r esen t  th e  s im u latio n   wav ef o r m   f o r   s in g l e  s tag e  2 0   in p u ts   an d   o u t p u ts   o f   ANN  in   b in ar y   u s in g   Mo d elSim .   Fig u r es  7   a n d   8   r ep r esen t   th e   s im u latio n   wav e f o r m   f o r   s in g le   s tag e  2 0   in p u ts   an d   o u tp u ts   o f   ANN  in   an   in teg er   u s in g   Mo d elSim .   T ab les  1   an d   2   s h o w  th e  am o u n t  o f   h ar d war e  p ar am eter   u s ed   an d   its   p er ce n tag e  u s ed .   T h e   d ev ice  u tili za tio n   r e p o r t  f o r   th is   n eu r o m o r p h ic  h ar d war e   ch ip   is   tak en   f r o m   Xilin x   s o f twar e.   T h e  n u m b er   o f   s lices  u s ed   i s   3 2 0   in   th e  n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  ch ip   wh ich   is   o u t  o f   a  to tal   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S  I n t  J   R o b   &   A u to m ,  Vo l .   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :   4 9 5 - 5 0 5   500   o f   1 2 4 8 0 .   T h e   n u m b er   o f   L UT s   u s ed   is   2 3 2   o u t   o f   a   to tal  o f   1 2 4 8 0 .   I n p u t - o u t p u t b lo ck s   ( I OB )   u s ed   is   3 5 1   o u t   o f   a  to tal  o f   1 7 2 .   T h e  to tal  d e lay   u s ed   in   th is   n eu r o m o r p h ic   h ar d war e  ch ip   is   6 . 3 5 9   n s .   T h e  m em o r y   u tili ze d   f o r   t h is   n eu r o m o r p h ic   h ar d wa r e  ch ip   is   4 6 6 5 3 0 4   k ilo b y tes.  T h e  tar g et   d ev ice   u s ed   is   Vir tex - 5   FP GA  with   t h e   d ev ice  ( x c5 v lx 2 0 t - 2 - f f 3 2 3 )   f o r   s im u latio n   a n d   s y n th esis .   T h e  d esig n   u tili ze d   a  p o wer   o f   1 2 . 9 0   m illi watts  an d   ex p er ien ce d   a  d elay   o f   9 . 2 0   n a n o s ec o n d s .   Fig u r e  9   d ep icts   th e  n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  ch i p   u tili za tio n   ch ar t.           Fig u r e  4 .   Sch em atic  o f   s in g le - s tag e  n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  ch ip   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S  I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       A n a lysi s   o f sin g le  la ye r   a r tifi c ia l n eu r a l n etw o r k  n eu r o mo r p h ic  h a r d w a r e  ch ip   ( A r u n a   P a n t )   501       Fig u r e  5 .   Mo d elSim   s im u latio n   o f   s in g le  s tag e  2 0   in p u ts   ANN  in   b in ar y           Fig u r e  6 .   Mo d elSim   s im u latio n   o f   th e   s in g le - s tag e  o u t p u ts   o f   ANN  in   b in ar y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S  I n t  J   R o b   &   A u to m ,  Vo l .   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :   4 9 5 - 5 0 5   502       Fig u r e  7 .   Mo d elSim   s im u latio n   o f   s in g le  s tag e  2 0   in p u t A N N  in   in teg er           Fig u r e  8 .   Mo d elSim   s im u latio n   o f   s in g le - s tag e  o u tp u ts   o f   A NN  in   in teg er     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S  I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       A n a lysi s   o f sin g le  la ye r   a r tifi c ia l n eu r a l n etw o r k  n eu r o mo r p h ic  h a r d w a r e  ch ip   ( A r u n a   P a n t )   503   T ab le  1 .   Har d war e  p ar a m eter s   u tili ze d   b y   n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  ch ip   N e u r o mo r p h i c   C h i p   s i z e   M u l t i p l i e r   u se d   Ta r g e t   d e v i c e   ( F P G A )   LU Ts   S l i c e s   D e l a y   ( n s)   I O B s   M e m o r y   ( K B )   ANN - 20   20   V i r t e x - 5  ( x c 5 v l x 2 0 t - 2 - f f 3 2 3 )   2 3 2   3 2 0   6 . 3 5 9   3 5 1   4 6 6 5 3 0 4       T ab le  2 .   Har d war e  p ar a m eter s   u tili ze d   b y   n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  ch ip   H a r d w a r e   p a r a me t e r s   P a r a me t e r   u se d   A v a i l a b l e   P e r c e n t a g e   ( %)  o f   p a r a m e t e r s  u se d   S l i c e s   3 2 0   1 2 4 8 0   2   R e g i s t e r s   2 3 2   1 2 4 8 0   1   I O B s   3 5 1   1 7 2   2 0 4           Fig u r e  9 .   Neu r o m o r p h ic  h ar d war e  ch ip   u tili za tio n   c h ar t       5.   CO NCLU SI O N    T h e  ar c h itectu r e  an d   o p e r atio n   o f   th e   h u m an   b r ain   s er v e  as   th e   in s p ir atio n   f o r   th e   d esig n   o f   a   ch ip   k n o wn   as  a   n eu r o m o r p h ic   h ar d war e  ch i p .   T h e  n eu r o m o r p h i c  h ar d war e  c h ip   f o r   20 - n eu r o n   in p u t   was  d esig n e d   s u cc ess f u lly   in   Vir tex - 5   FP G A  Xilin x   I SE  1 4 . 7 .   T h e  s ch e m atic  o f   th e  s in g le - s tag e  n eu r o m o r p h ic  ch ip   is   ex tr ac ted   s u cc ess f u lly   an d   th e  Mo d elSim   s im u latio n   f o r   d i f f er en t  test   in p u ts ,   r esp ec tiv el y .   T h e  R T L   o f   th e   s in g le - s tag e  n eu r o m o r p h ic  ch i p   is   d o n e  u s in g   t h e  d etailed   h ar d war e  p ar a m eter s   u tili ze d   b y   th e  n eu r o m o r p h ic   h ar d war e  ch i p .   T h e  h a r d war e   u tili za tio n   ch ar t  f o r   t h e  n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  ch ip   in cl u d es  th e  n u m b er   o f   L UT s   u tili ze d   in   th e  n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  c h ip ,   wh ic h   is   2 3 2 ,   th e  Sli ce s   u tili ze d   ar e   3 2 0 ,   a n d   th e   I OB s   u s ed   ar e  3 5 1 .   T h e  t o tal  p ath   d elay   is   6 . 3 5 9   n s ,   an d   th e  m e m o r y   u tili ze d   in   th e  d esig n   o f   th e  n eu r o m o r p h ic   h ar d war e  ch i p   is   4 6 , 6 5 3 0 4   KB .   Har d war e  p ar am eter s   p er ce n tag e  u tili ze d   in   th e  n eu r o m o r p h ic  h ar d wa r e  ch i p   d esig n ,   n u m b er   o f   L UT   u tili z ed   in   th e  n eu r o m o r p h ic  h ar d war e  ch ip   wh ich   is   2 3 2   an d   a v a ilab le  ar e  1 2 4 8 0   s o   p er ce n tag e  o f   p ar am eter   u tili ze d   in   o n ly   1 %.  an d   th e  Sli ce s   u tili ze d   ar e  3 2 0   an d   av ail ab le  ar e  1 2 4 8 0 ,   s o   p er ce n tag e   o f   p ar am eter   u tili z ed   is   o n ly   2 %,  a n d   th e  in p u t - o u tp u t  o r   I OB s   u s ed   a r e  3 5 1   a n d   av ailab le  a r e  1 7 2   wh ich   is   2 0 4 % o f   th e  wh o le.       ACK NO WL E DG E M E NT S    T h an k s   to   th e   UPES  VL SI  d esig n   an d   DSP L ab   to   p r o v id e  th e  p latf o r m   f o r   ca r r y in g   o u t th e   wo r k .       RE F E R E NC E S    [ 1 ]   A .   G o e l ,   A .   K .   G o e l ,   a n d   A .   K u m a r ,   “ P e r f o r ma n c e   a n a l y s i s  o f   m u l t i p l e   i n p u t   si n g l e   l a y e r   n e u r a l   n e t w o r k   h a r d w a r e   c h i p , ”   Mu l t i m e d i a   T o o l s  a n d   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   8 2 ,   n o .   1 8 ,   p p .   2 8 2 1 3 – 2 8 2 3 4 ,   Ju l .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 1 0 4 2 - 0 2 3 - 1 4 6 2 7 - 3.   [ 2 ]   J.  M i sr a   a n d   I .   S a h a ,   “ A r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k s i n   h a r d w a r e :   A   su r v e y   o f   t w o   d e c a d e s   o f   p r o g r e ss, ”   N e u r o c o m p u t i n g ,   v o l .   7 4 ,   n o .   1 – 3 ,   p p .   2 3 9 – 2 5 5 ,   D e c .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e u c o m. 2 0 1 0 . 0 3 . 0 2 1 .   [ 3 ]   M .   M a r c h e si ,   G .   O r l a n d i ,   F .   P i a z z a ,   a n d   A .   U n c i n i ,   “ F a st   N e u r a l   N e t w o r k s  W i t h o u t   M u l t i p l i e r s, ”   I EE E  T r a n s a c t i o n s  o n   N e u r a l   N e t w o rks ,   v o l .   4 ,   n o .   1 ,   p p .   5 3 – 6 2 ,   1 9 9 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 7 2 . 1 8 2 6 9 5 .   [ 4 ]   A .   G o e l ,   A .   K .   G o e l ,   a n d   A .   K u mar ,   “ Th e   r o l e   o f   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k   a n d   ma c h i n e   l e a r n i n g   i n   u t i l i z i n g   s p a t i a l   i n f o r ma t i o n , ”   S p a t i a l   I n f o rm a t i o n   R e se a rc h ,   v o l .   3 1 ,   n o .   3 ,   p p .   2 7 5 – 2 8 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 1 3 2 4 - 0 2 2 - 0 0 4 9 4 - x.   [ 5 ]   A .   S .   R a w a t ,   A .   R a n a ,   A .   K u m a r ,   a n d   A .   B a g w a r i ,   “ A p p l i c a t i o n   o f   mu l t i   l a y e r   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k   i n   t h e   d i a g n o s i s  s y st e m :   a   sy st e ma t i c   r e v i e w , ”   I AE S   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   ( I J - AI ) ,   v o l .   7 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 8 – 1 4 2 ,   A u g .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a i . v 7 . i 3 . p p 1 3 8 - 1 4 2 .   [ 6 ]   U .   P a n d e y ,   A .   P a t h a k ,   A .   K u mar,   a n d   S .   M o n d a l ,   “ A p p l i c a t i o n s  o f   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   i n   p o w e r   s y s t e m   o p e r a t i o n ,   c o n t r o l   a n d  p l a n n i n g :   a   r e v i e w , ”   C l e a n   E n e r g y ,   v o l .   7 ,   n o .   6 ,   p p .   1 1 9 9 – 1 2 1 8 ,   N o v .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 9 3 / c e / z k a d 0 6 1 .   [ 7 ]   A .   K u mar ,   P .   C h a u d a ,   a n d   A .   D e v r a r i ,   “ M a c h i n e   Le a r n i n g   A p p r o a c h   f o r   B r a i n   T u m o r   D e t e c t i o n   a n d   S e g me n t a t i o n , ”   I n t e r n a t i o n a l   232 320 351 A N N - 20 UT IL IZA T IO N Neu ro m o rph ic  Ch ip   H a rdw a re  Utiliza t io n L UT S l i c e s IO B s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S  I n t  J   R o b   &   A u to m ,  Vo l .   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :   4 9 5 - 5 0 5   504   J o u rn a l   o f   O r g a n i za t i o n a l   a n d   C o l l e c t i v e   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   1 1 ,   n o .   3 ,   p p .   6 8 – 8 4 ,   Ju l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 4 0 1 8 / i j o c i . 2 0 2 1 0 7 0 1 0 5 .   [ 8 ]   S .   D h y a n i ,   A .   K u mar,   a n d   S .   C h o u d h u r y ,   “ A n a l y si s   o f   EC G - b a s e d   a r r h y t h m i a   d e t e c t i o n   s y st e m  u s i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g , ”   Me t h o d s X ,   v o l .   1 0 ,   p .   1 0 2 1 9 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . me x . 2 0 2 3 . 1 0 2 1 9 5 .   [ 9 ]   S .   D h y a n i ,   A .   K u m a r ,   a n d   S .   C h o u d h u r y ,   “ R e v i e w   o f   a n a l y si s  o f   EC G   b a se d   a r r h y t h m i a   d e t e c t i o n   s y s t e m  u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g , ”   2 0 2 3 ,   p .   2 0 0 2 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 5 . 0 1 7 8 0 6 2 .   [ 1 0 ]   R .   H .   Tu r n e r   a n d   R .   F .   W o o d s ,   “ H i g h l y   e f f i c i e n t ,   l i m i t e d   r a n g e   mu l t i p l i e r s  f o r   LU T - b a se d   F P G A   a r c h i t e c t u r e s,”   I EE E   T ra n s a c t i o n s  o n   V e ry  L a r g e   S c a l e   I n t e g r a t i o n   ( VL S I )   S y st e m s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 1 1 3 – 1 1 1 7 ,   O c t .   2 0 0 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TV LSI . 2 0 0 4 . 8 3 3 3 9 9 .   [ 1 1 ]   R .   S a r i ć ,   D .   J o k i ć ,   N .   B e g a n o v i ć ,   L.   G .   P o k v i ć ,   a n d   A .   B a d n j e v i ć ,   “ F P G A - b a se d   r e a l - t i me   e p i l e p t i c   se i z u r e   c l a ssi f i c a t i o n   u si n g   A r t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r k , ”   B i o m e d i c a l   S i g n a l   Pro c e ss i n g   a n d   C o n t ro l ,   v o l .   6 2 ,   p .   1 0 2 1 0 6 ,   S e p .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b s p c . 2 0 2 0 . 1 0 2 1 0 6 .   [ 1 2 ]   V .   S .   D h a k a   e t   a l . ,   “ A   s u r v e y   o f   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s  a p p l i e d   f o r   p r e d i c t i o n   o f   p l a n t   l e a f   d i se a s e s,”   S e n s o rs ,   v o l .   2 1 ,   n o .   1 4 ,   p .   4 7 4 9 ,   Ju l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 1 1 4 4 7 4 9 .   [ 1 3 ]   P .   Š k o d a ,   T.   L i p i ć ,   A .   S r p ,   B .   M .   R o g i n a ,   K .   S k a l a ,   a n d   F .   V a j d a ,   “ I mp l e men t a t i o n   f r a m e w o r k   f o r   A r t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r k s  o n   F P G A , ”   i n   MIPRO   2 0 1 1   -   3 4 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n v e n t i o n   o n   I n f o rm a t i o n   a n d   C o m m u n i c a t i o n   T e c h n o l o g y ,   El e c t r o n i c s   a n d   Mi c r o e l e c t r o n i c s  -   Pr o c e e d i n g s ,   2 0 1 1 ,   p p .   2 7 4 – 2 7 8 .   [ 1 4 ]   J.  S c h mi d h u b e r ,   “ D e e p   L e a r n i n g   i n   n e u r a l   n e t w o r k s:   A n   o v e r v i e w , ”   N e u r a l   N e t w o r k s ,   v o l .   6 1 ,   p p .   8 5 – 1 1 7 ,   J a n .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e u n e t . 2 0 1 4 . 0 9 . 0 0 3 .   [ 1 5 ]   J.  K i m,  K .   H w a n g ,   a n d   W .   S u n g ,   “ X 1 0 0 0   r e a l - t i m e   p h o n e me  r e c o g n i t i o n   V LSI   u si n g   f e e d - f o r w a r d   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s, ”   i n   2 0 1 4   I EE E  I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Ac o u st i c s ,   S p e e c h   a n d   S i g n a l   P ro c e ssi n g   ( I C A S S P) ,   M a y   2 0 1 4 ,   p p .   7 5 1 0 – 7 5 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A S S P . 2 0 1 4 . 6 8 5 5 0 6 0 .   [ 1 6 ]   L.   D .   M e d u s,   T .   I a k y mc h u k ,   J.   V .   F r a n c e s - V i l l o r a ,   M .   B a t a l l e r - M o m p e a n ,   a n d   A .   R o sa d o - M u n o z ,   “ A   N o v e l   S y s t o l i c   P a r a l l e l   H a r d w a r e   A r c h i t e c t u r e   f o r   t h e   F P G A   A c c e l e r a t i o n   o f   F e e d f o r w a r d   N e u r a l   N e t w o r k s,”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   7 ,   p p .   7 6 0 8 4 – 7 6 1 0 3 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 9 . 2 9 2 0 8 8 5 .   [ 1 7 ]   T.   V .   H u y n h ,   “ D e e p   n e u r a l   n e t w o r k   a c c e l e r a t o r   b a se d   o n   F P G A , ”   i n   2 0 1 7   4 t h   N AFO S T ED   C o n f e re n c e   o n   I n f o rm a t i o n   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   N I C S   2 0 1 7   -   P ro c e e d i n g s ,   N o v .   2 0 1 7 ,   v o l .   2 0 1 7 - Jan u a r y ,   p p .   2 5 4 – 2 5 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / N A F O S TED . 2 0 1 7 . 8 1 0 8 0 7 3 .   [ 1 8 ]   J.  P a r k   a n d   W .   S u n g ,   “ F P G A   b a s e d   i m p l e me n t a t i o n   o f   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s  u si n g   o n - c h i p   mem o r y   o n l y , ”   i n   2 0 1 6   I EEE   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Ac o u st i c s ,   S p e e c h   a n d   S i g n a l   Pro c e ss i n g   ( I C A S S P) ,   M a r .   2 0 1 6 ,   p p .   1 0 1 1 – 1 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A S S P . 2 0 1 6 . 7 4 7 1 8 2 8 .   [ 1 9 ]   K .   G u o ,   S .   Ze n g ,   J .   Y u ,   Y .   W a n g ,   a n d   H .   Y a n g ,   “ [ D L]   A   s u r v e y   o f   F P G A - b a se d   n e u r a l   n e t w o r k   i n f e r e n c e   a c c e l e r a t o r s, ”   A C M   T ra n s a c t i o n s  o n   Re c o n f i g u ra b l e   T e c h n o l o g y   a n d   S y s t e m s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 – 2 6 ,   M a r .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 2 8 9 1 8 5 .   [ 2 0 ]   T.   C h o u d h a r y ,   V .   M i sh r a ,   A .   G o sw a mi ,   a n d   J.   S a r a n g a p a n i ,   “ A   c o m p r e h e n si v e   s u r v e y   o n   mo d e l   c o m p r e ss i o n   a n d   a c c e l e r a t i o n , ”   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   Re v i e w ,   v o l .   5 3 ,   n o .   7 ,   p p .   5 1 1 3 – 5 1 5 5 ,   F e b .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 4 6 2 - 0 2 0 - 0 9 8 1 6 - 7.   [ 2 1 ]   A .   P .   D .   A .   F e r r e i r a   a n d   E.   N .   D .   S .   B a r r o s ,   “ A   h i g h   p e r f o r ma n c e   f u l l   p i p e l i n e d   a r q u i t e c t u r e   o f   M LP  n e u r a l   n e t w o r k s   i n   F P G A , ”   i n   2 0 1 0   I EEE  I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   E l e c t r o n i c s ,   C i rc u i t s,   a n d   S y s t e m s,  I C E C S   2 0 1 0   -   Pr o c e e d i n g s ,   D e c .   2 0 1 0 ,   p p .   7 4 2 – 7 4 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C EC S . 2 0 1 0 . 5 7 2 4 6 1 9 .   [ 2 2 ]   I .   G i a c o m o   e t   a l . ,   “ N e u r o mo r p h i c   si l i c o n   n e u r o n   c i r c u i t s, ”   Fr o n t i e rs  i n   N e u r o s c i e n c e ,   v o l .   5 ,   2 0 1 1 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p : / / w w w . f r o n t i e r si n . o r g / J o u r n a l / A b st r a c t . a s p x ? s = 7 5 5 &n a me = n e u r o m o r p h i c _ e n g i n e e r i n g &A R T _ D O I = 1 0 . 3 3 8 9 / f n i n s. 2 0 1 1 . 0 0 0 7 3 .   [ 2 3 ]   M .   K .   S i n g h ,   N .   S i n g h ,   a n d   A .   K .   S i n g h ,   “ S p e a k e r ’ s  V o i c e   C h a r a c t e r i st i c s  a n d   S i m i l a r i t y   M e a s u r e m e n t   u si n g   E u c l i d e a n   D i st a n c e s, ”   i n   2 0 1 9   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   S i g n a l   Pr o c e ssi n g   a n d   C o m m u n i c a t i o n ,   I C S C   2 0 1 9 ,   M a r .   2 0 1 9 ,   p p .   3 1 7 – 3 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C S C 4 5 6 2 2 . 2 0 1 9 . 8 9 3 8 3 6 6 .   [ 2 4 ]   F .   C o r r a d i ,   D .   B o n t r a g e r ,   a n d   G .   I n d i v e r i ,   “ To w a r d   n e u r o m o r p h i c   i n t e l l i g e n t   b r a i n - m a c h i n e   i n t e r f a c e s :   A n   e v e n t - b a s e d   n e u r a l   r e c o r d i n g   a n d   p r o c e ss i n g   s y st e m, ”   i n   I EEE  2 0 1 4   Bi o m e d i c a l   C i rc u i t s  a n d   S y s t e m s  C o n f e re n c e ,   B i o C A S   2 0 1 4   -   Pro c e e d i n g s ,   O c t .   2 0 1 4 ,   p p .   5 8 4 – 5 8 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / B i o C A S . 2 0 1 4 . 6 9 8 1 7 9 3 .   [ 2 5 ]   T.   P o s e w sk y   a n d   D .   Z i e n e r ,   “ Th r o u g h p u t   o p t i mi z a t i o n s  f o r   F P G A - b a s e d   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k   i n f e r e n c e , ”   M i c ro p r o c e ss o rs  a n d   Mi c r o s y st e m s ,   v o l .   6 0 ,   p p .   1 5 1 – 1 6 1 ,   J u l .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . m i c p r o . 2 0 1 8 . 0 4 . 0 0 4 .   [ 2 6 ]   A .   K u mar,   G .   V e r ma ,   M .   K .   G u p t a ,   M .   S a l a u d d i n ,   B .   K .   R e h ma n ,   a n d   D .   K u mar,   “ 3 D   mu l t i l a y e r   mes h   N o C   c o mm u n i c a t i o n   a n d   F P G A   sy n t h e s i s, ”   Wi r e l e ss Pe rs o n a l   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 0 6 ,   n o .   4 ,   p p .   1 8 5 5 – 1 8 7 3 ,   J u n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 2 7 7 - 0 1 8 - 5 7 2 4 - 3.   [ 2 7 ]   S .   A n w a r ,   K .   H w a n g ,   a n d   W .   S u n g ,   “ F i x e d   p o i n t   o p t i mi z a t i o n   o f   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s  f o r   o b j e c t   r e c o g n i t i o n , ”   i n   2 0 1 5   I EEE   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Ac o u st i c s,  S p e e c h   a n d   S i g n a l   P ro c e ssi n g   ( I C A S S P) ,   A p r .   2 0 1 5 ,   p p .   1 1 3 1 – 1 1 3 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A S S P . 2 0 1 5 . 7 1 7 8 1 4 6 .   [ 2 8 ]   P .   D .   D e o t a l e   a n d   L.   D o l e ,   “ D e si g n   o f   F P G A   b a s e d   g e n e r a l   p u r p o se  n e u r a l   n e t w o r k , ”   F e b .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I C ES.2 0 1 4 . 7 0 3 3 8 4 3 .   [ 2 9 ]   S .   H i m a v a t h i ,   D .   A n i t h a ,   a n d   A .   M u t h u r a mal i n g a m,   “ F e e d f o r w a r d   n e u r a l   n e t w o r k   i m p l e me n t a t i o n   i n   F P G A   u s i n g   l a y e r   mu l t i p l e x i n g   f o r   e f f e c t i v e   r e s o u r c e   u t i l i z a t i o n , ”   I EEE  T r a n sa c t i o n s  o n   N e u ra l   N e t w o rk s ,   v o l .   1 8 ,   n o .   3 ,   p p .   8 8 0 – 8 8 8 ,   M a y   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN N . 2 0 0 7 . 8 9 1 6 2 6 .   [ 3 0 ]   Y .   Zh a n g   a n d   S .   Z h a n g ,   “ O p t i m i z e d   d e e p   l e a r n i n g   a r c h i t e c t u r e s  w i t h   f a st   mat r i x   o p e r a t i o n   k e r n e l s  o n   p a r a l l e l   p l a t f o r m, ”   i n   2 0 1 3   I EEE  2 5 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   T o o l s  w i t h   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   N o v .   2 0 1 3 ,   p p .   7 1 – 7 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C TA I . 2 0 1 3 . 2 1 .   [ 3 1 ]   Z.   Y u ,   A .   M .   A b d u l g h a n i ,   A .   Z a h i d ,   H .   H e i d a r i ,   M .   A .   I mr a n ,   a n d   Q .   H .   A b b a si ,   “ A n   o v e r v i e w   o f   n e u r o mo r p h i c   c o m p u t i n g   f o r   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   e n a b l e d   h a r d w a r e - b a se d   h o p f i e l d   n e u r a l   n e t w o r k , ”   I EEE  Ac c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   6 7 0 8 5 – 6 7 0 9 9 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 2 9 8 5 8 3 9 .   [ 2 9 ]   S .   H i m a v a t h i ,   D .   A n i t h a   a n d   A .   M u t h u r a mal i n g a m,   “ F e e d f o r w a r d   n e u r a l   n e t w o r k   i mp l e m e n t a t i o n   i n   F P G A   u si n g   l a y e r   mu l t i p l e x i n g   f o r   e f f e c t i v e   r e so u r c e   u t i l i z a t i o n , ”   in   I E EE  T r a n sa c t i o n s   o n   N e u ra l   N e t w o r k s ,   v o l .   1 8 ,   n o .   3 ,   p p .   8 8 0 - 8 8 8 ,   M a y   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN N . 2 0 0 7 . 8 9 1 6 2 6 .   [ 3 0 ]   Y .   Zh a n g   a n d   S .   Z h a n g ,   “ O p t i m i z e d   d e e p   l e a r n i n g   a r c h i t e c t u r e s  w i t h   f a st   mat r i x   o p e r a t i o n   k e r n e l s  o n   p a r a l l e l   p l a t f o r m , ”   i n   2 0 1 3   I EEE  2 5 th   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   T o o l s  w i t h   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   H e r n d o n ,   V A ,   U S A ,   2 0 1 3 ,   p p .   7 1 - 7 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C TA I . 2 0 1 3 . 2 1 .   [ 3 1 ]   Z.   Y u ,   A .   M .   A b d u l g h a n i ,   A .   Za h i d ,   H .   H e i d a r i ,   M .   A .   I mr a n   a n d   Q .   H .   A b b a si ,   “ A n   o v e r v i e w   o f   n e u r o m o r p h i c   c o m p u t i n g   f o r   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   e n a b l e d   h a r d w a r e - b a se d   h o p f i e l d   n e u r a l   n e t w o r k , ”   in   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   6 7 0 8 5 - 6 7 0 9 9 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 2 9 8 5 8 3 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.