Contribuição para o estudo do embarque de uma rede neural artificial em field programmable gate array (FPGA)

Carlos Alberto de Albuquerque Silva

Este estudo consiste na implementação e no embarque de uma Rede Neural Artificial (RNA) em hardware, ou seja, em um dispositivo programável do tipo field programmable gate array (FPGA). O presente trabalho permitiu a exploração de diferentes implementações, descritas em VHDL, de RNA do tipo perceptrons de múltiplas camadas. Por causa do paralelismo inerente às RNAs, ocorrem desvantagens nas implementações em software, devido à natureza sequencial das arquiteturas de Von Neumann. Como alternativa a este problema, surge uma implementação em hardware que permite explorar todo o paralelismo implícito neste modelo. Atualmente, verifica-se um aumento no uso do FPGA como plataforma para implementar as Redes Neurais Artificiais em hardware, explorando o alto poder de processamento, o baixo custo, a facilidade de programação e capacidade de reconfiguração do circuito, permitindo que a rede se adapte a diferentes aplicações. Diante desse contexto, objetivou-se desenvolver arranjos de redes neurais em hardware, em uma arquitetura flexível, nas quais fosse possível acrescentar ou retirar neurônios e, principalmente, modificar a topologia da rede, de forma a viabilizar uma rede modular em aritmética de ponto fixo, em um FPGA. Produziram-se cinco sínteses de descrições em VHDL: duas para o neurônio com uma e duas entradas, e três para diferentes arquiteturas de RNA. As descrições das arquiteturas utilizadas tornaram-se bastante modulares, possibilitando facilmente aumentar ou diminuir o número de neurônios. Em decorrência disso, algumas redes neurais completas foram implementadas em FPGA, em aritmética de ponto fixo e com alta capacidade de processamento paralelo

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