Nöromorfik devre tasarımı ve yeni uygulamaları

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MELİH YILDIRIM

Danışman: FIRAT KAÇAR

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışması farklı nöromorfik devre tasarımlarını ve retina-ilhamlı analog görüntü işleme uygulamalarını içermektedir. Yapılan çalışmanın ilk bölümünde, 4. pasif devre bileşeni olarak ortaya çıkan memristör elemanından faydalanılarak elde edilen memristör fuse tabanlı retina mimarisi önerilmiştir. Tezde kullanılan memristör taklit devresi SPICE modellemesi yerine aktif ve pasif elektronik devre bileşenleri kullanılarak tasarlanmıştır. Ayrıca bu eleman tıpkı biyolojik sistemler gibi lineer olmayan davranış sergilemekte olup, retina taklit devresi için oldukça uygundur. Çalışmanın ikinci bölümünde, retinada meydana gelen bir biyolojik olay olan lateral inhibisyon özelliği gösteren devre mimarisi verilmiştir. Analog görüntü işleme karakteristiğine sahip bu devre ile kenar iyileştirme ve kenar algılama metotları başarıyla gerçekleştirilmiştir. Sadece MOS (Metal-Oxide Semiconductor) transistörlerden oluşan analog devre tasarımında akım aynaları ve akım çıkarıcı devre yapısı kullanılmıştır. Ayrıca bu mimaride sayısal görüntü işlemede kullanılan konvolüsyon teorisinden ve görüntü maskeleme kavramından yararlanılmıştır. Çalışmanın en son kısmında, Laplacian filtre tabanlı analog görüntü işleme özelliğine sahip özgün bir devre mimarisi verilmiştir. İmgenin en küçük parçası piksel olduğundan ötürü öncellikle tek bir piksele ait retina-ilhamlı devre sunulmuştur. Piksel devresinin yapısında lateral inhibisyon devresindeki yapı modifiye edilerek kullanılmıştır. Daha sonra konvolüsyon ve Laplacian maskeleme teorilerine uygun bir biçimde piksel bağlantıları yapılarak 100x100 pikselden meydana gelen grid mimari tasarlanmıştır. Tez çalışmasının tamamında yapılan analiz sonuçları beklenen sonuçlar ile uyumlu olarak başarıyla elde edilmiştir.