طراحی پردازنده عصبی تکامل پذیر بر روی یک fpga

: با دست‏یابی به تکنولوژی ثبت سیگنال عصبی از مغز انسان تلاش برای پی‏بردن به چگونگی ارتباط مغز با اعضای بدن افزایش پیدا کرده از این رو دانشمندان سعی در برقراری ارتباط مغز با دنیای خارج برای کمک به افراد معلول دارند. در این پایان‏نامه بحث ما معطوف به طراحی پردازنده برای پردازش سیگنال عصبی ثبت شده به وسیله آرایه‏های الکترودی که در زیر پوست سر کاشت شده می‏باشد. به دلیل محدودیت نرخ ارسال داده به‏صورت بی‏سیم باید حجم داده‏های ثبت شده را کاهش داد. همچنین با این کار می‏توان به طور همزمان فعالیت ثبت شده از چندین الکترود را به خارج بدن ارسال کرد. برای رسیدن به این هدف محدودیت‏هایی از قبیل محدود بودن تامین توان سیستم کاشت شده، گرم شدن بیش از حد قطعه، کاهش مساحت سیستم طراحی شده به دلیل محدودیت در مکان و بالا بردن سرعت پردازش برای اجرا کردن بلادرنگ دستورات وجود دارد. از این رو باید الگوریتم بهینه‏ای را متناسب با نیاز خود به کار بگیریم. سیگنال ثبت شده بعد از تقویت و فیلتر شدن به دیجیتال تبدیل شده و آماده پردازش برای کم شدن حجم داده می‏شود. برای کاهش حجم داه باید تنها اطلاعات مهم سیگنال عصبی را به خارج بدن ارسال کنیم که این اطلاعات در اسپایک‏های تولید شده به‏وسیله نورون‏ها نهفته هستند. از میان روش‏های تشخیص اسپایک ما از روش اپراتور غیرخطی انرژی(neo) به دلیل پیچیدگی کم آن استفاده می‏کنیم و با اضافه کردن سخت افزار ناچیزی دقت تشخیص اسپایک را افزایش دهیم و سپس ویژگی‏های اسپایک را استخراج کرده و داده را برای ارسال بی‏سیم به خارج بدن آماده کنیم. یکی از مسائل ضروری سیتم‏های قابل کاشت در بدن افزایش ایمنی این سیستم‏هاست برای افزایش ایمنی سیستم را باید به گونه‏ای طراحی کنیم که در صورت بروز مشکل در داخل بدن یا بوجود آمدن شرایط جدید سیستم بتواند خودش را با شرایط جدید تطبیق دهد و سخت افزار بتواند تکامل یابد. یکی از این مشکلات می‏تواند آسیب دیدن الکترود‏های ثبت سیگنال به هنگام کاشت باشد که برای حل این مشکل ما تعداد الکترودهای بیشتری از ظرفیت پردازش در پروب‏ها جایگذاری می‏کنیم و در صورت بروز مشکل در برخی الکترودها سیستم به صورت خودکار از الکترود‏های سالم استفاده می‏کند. همچنین در استفاده از اپراتور k-teo انتخاب مقدار k نقش ویژه‏ای در دقت تشخیص اسپایک دارد که قبل از ثبت نمی‏توان مقدار آن را بدست آورد از این رو سخت افزار neo را بگونه‏ای تغییر داده‏ایم که مقادیر k از 1 تا 16 را پوشش دهد و بهترین مقدار k را پیدا کند.