Análisis, diseño e implementación de sistemas neuromórficos basados en pulsos para el procesado de información de retinas artificiales.

Resumen

Esta tesis se articula en 8 capítulos: Capítulo 1: el presente, dedicado a introducir las motivaciones, los objetivos y la estructura. ... 9;serif'">Capítulo 2: dedicado a repasar algunos de los fundamentos de los sistemas neuromórficos, a estudiar el sistema visual, y por último a realizar un repaso del estado de los desarrollos neuromórficos actuales basados en AER. Capítulo 3: detalla las celdas propuestas para el seguimiento de objetos, obteniendo la posición de objetos en movimiento y estimando la velocidad de los mismos. Capítulo 4: presenta la celda que realiza la detección de patrones visuales en los objetos. Capítulo 5: contiene una visión general del sistema propuesto, sus diferentes alternativas y las aplicaciones de cada una de ellas. Capítulo 6: describe la implementación hardware de los desarrollos expuestos en los capítulos anteriores, haciendo uso de la plataforma USB-AER. Capítulo 7: dedicado a las pruebas y experimentos realizados sobre la implementación hardware del sistema. Y por último Capítulo 8: relata las aportaciones y las conclusiones a las que se pueden llegar a la vista de este trabajo, así como los trabajos futuros. Objetivos generalesIndudablemente esta tesis se puede enmarcar en el amplio campo científico de los sistemas de Inteligencia Artificial, y dentro de éste en el de los sistemas neuromórficos. Los objetivos generales, por tanto, están encaminados a aportar un poco de luz sobre las posibilidades de los sistemas neuromórficos, y la viabilidad de estos para formar parte de sistemas de más alto nivel en la estructura cognitiva; y son: 1. Explorar la posibilidad de implementación de sistemas de visión artificial neuromórfico 2. Aportar luz a la pregunta de si es posible procesar información que viene codificada en pulsos, ya sea en frecuencia de pulsos o en pulsos temporales precisos. 3. Estudiar la viabilidad de uso de sistemas digitales en la construcción de sistemas neuromórficos, campo patrimonializado por los sistemas basados en electrónica analógica, en los últimos tiempos. 4. Y en un sentido amplio aportar pistas para contestar preguntas sobre las ventajas del uso de eventos en la representación de imágenes; sobre el papel que juegan los eventos en el transporte de la información en la computación; sobre la conveniencia de la codificación en frecuencia de pulsos o en pulsos temporalmente preciso; y sobre la complejidad, adaptabilidad y aprendizaje en redes de neuronas pulsantes. Objetivos específicos Dado lo amplio e incluso ambicioso de los objetivos generales, conviene fijar unos objetivos más concretos y tangibles con los que acercarse a los primeros: 1. Definir una arquitectura para el procesado de información retino-mórfica, usando una retina artificial concreta, en este caso la desarrollada por el INI y llamada RetDiff128. 2. Usar el paradigma neuromórfico, es decir, imitar a la Naturaleza en todo lo posible, incluyendo aspectos como el funcionamiento interno y externo; resolviendo los mismos problemas y de la misma forma. 3. Seguir de manera simultánea varios objetos en movimiento ofreciendo las posiciones relativas de los mismos en el plano de �imagen� del sensor. 4. Obtener parámetros del movimiento de los objetos, tales como velocidad, aceleración etc. 5. Detectar patrones sencillos en la forma de los objetos, tales como orientaciones o formas simple, imitando el funcionamiento y la labor de ciertas neuronas de la corteza visual (detalles sobre el sistema visual pueden ser encontrados más adelante). 6. Diseñar circuitos electrónicos que implementen las funcionalidades antes descritas. 7. Realizar una implementación hardware de los circuitos diseñados con los siguientes requisitos: a. La implementación no debe incluir ningún computador convencional en el núcleo del procesado. b. La implementación debe ser realizable y realista, modular y que permita demostrar empíricamente la viabilidad de la construcción de sistemas neuromórficos.