SHF: Small: Disruptive Hardware for Energy-Starved Autonomous Nano-Systems
SHF: Small: Disruptive Hardware for Energy-Starved Autonomous Nano-Systems
批准号:
1421467
负责人:
Mikhail Erementchouk
金额:
$40.0万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2014
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2014-08-01 至 2020-07-31
中文摘要
蜻蜓和虚拟昆虫等主要依靠能量清除的移动自主机器人昆虫,在执行动态环境导航中使用的底层软件算法时,由于数字处理器的过度功耗,经常会衰弱。这项NSF研究将研究潜在的自适应控制理论软件算法,以能够进行类脑强化学习的节能硬件取代它们。拟议的安装在机器人昆虫上的受生物学启发的硬件将有利于国防相关应用,对灾害地区进行远程监控的第一响应者,以及绘制敌对和危险环境的地图。这种算法硬件也将有利于飞行控制、生化过程、发电机和电信的应用。教育的改进和研究的整合是这一综合性和跨学科研究的主要目标,从而提供了机会来升级当前的计算机科学与工程课程,并培养未来的工程人才,他们将应用多学科的知识来设计超低功耗的自主纳米系统。自适应动态规划(ADP)算法应用于许多大型工程应用,涉及自适应最优控制系统和信号处理。然而,ADP在微处理器上的成功限制了其在移动计算和自主机器人昆虫领域的应用范围,在这些领域,电池节能是至关重要的。合理的ADP算法不能在便携式低功耗机器上运行,因为ADP需要大的内存库,并且需要并行处理以实现合理的运行时间。本研究旨在开发方法,将高级算法从微处理器上的软件实现首先移植到混合信号CMOS芯片设计中,然后通过结合CMOS和忆阻器技术设计超低能耗芯片。
英文摘要
Mobile autonomous robotic insects such as dragon flies and virtual bugs that chiefly rely on energy scavenging frequently languish due to the excessive power dissipation by digital processors while executing the underlying software algorithms used in navigation through dynamic environments. This NSF research will study the underlying adaptive control-theoretic software algorithms to replace them by energy-efficient hardware capable of brain-like reinforcement learning. The proposed biology-inspired hardware mounted on robotic insects will be beneficial to the defense related applications, first responders to disaster areas for remote monitoring, and mapping of hostile and hazardous environments. Such algorithmic hardware will also benefit applications in flight control, biochemical processes, power generators, and telecommunications. Educational improvement and research integration is a major goal of this integrative and cross-disciplinary research, thereby providing opportunity to upgrade the current Computer Science and Engineering curriculum and train engineering workforce of the future who will apply knowledge from multiple disciplines to design ultra-low-power autonomous nanosystems. Adaptive dynamic programming (ADP) algorithms are used in many large-scale engineering applications involving adaptive optimal control systems and signal processing. However, the success of ADP on the microprocessor has limited its scope in mobile computing and autonomous robotic insects where the battery energy preservation is paramount. Reasonable ADP algorithms cannot run on portable low power machines because ADP needs a large memory bank and requires parallel processing for a reasonable runtime. This research aims to develop methods for porting higher-level algorithms from software implementation on the microprocessor to a mixed signal CMOS chip design at first and then an ultra-low-energy chip design by combining CMOS and memristor technologies.
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Low-power Neuromorphic Chip Architecture with in situ Deep Learning
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批准号:1710940
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$33.0万
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财政年份:2017
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负责人:Mikhail Erementchouk
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依托单位:
II-New: Infrastructure for THz Computing and Signal Processing Organization
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批准号:1727610
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$62.0万
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财政年份:2017
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负责人:Mikhail Erementchouk
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依托单位:
SHF: Medium: Collaborative Research: Atomic scale to circuit modeling of emerging nanoelectronic devices and adapting them to SPICE simulation package
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批准号:1514371
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$40.06万
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财政年份:2015
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负责人:Mikhail Erementchouk
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依托单位:
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昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:
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依托单位:
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:张祥忠
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依托单位:
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
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批准号:32000033
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批准年份:2020
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批准号:31972324
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项目类别:面上项目
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负责人:高学文
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依托单位:
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批准年份:2018
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水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
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项目类别:重大研究计划
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依托单位: