本公开涉及神经形态神经网络领域，特别涉及一种移动方向的检测装置以及检测系统。
背景技术：
1、神经系统被认为是神经元细胞通过突触相互连接的集合体。从这个角度看，细胞不是孤立的个体，而是在错综复杂的细胞元件互连网络中进行无数代谢和信号传递过程的复杂平台。在生物放大的计算过程中，神经处理元件(npc)，如突触、树突、体和轴突，起着支持、连接和传播信号等关键作用。
2、生物树突是一种非线性处理器，可计算进入其分支的局部输入信息。然而，大多数传统的人工神经网络(ann)都将树突(或轴突)作为线性连接器，将加权突触输入连接到体细胞，没有适当地将这种非线性计算纳入树突状设备，因此人工神经网络中常用的基于细胞的范例可能无法实现神经处理元件的理想功能。
3、例如，在进行移动方向检测时，无法通过树突器件直接产生对于移动方向的响应，仍需要cpu或gpu来计算移动方向，需要一定的功耗来运行人工神经网络，而人工神经网络通常具有全节点到全节点的连接，这会显著增加系统的功耗。目前，基于卷积神经网络(cnn)的运动检测系统，由于涉及学习大量参数的深层处理过程，gpu计算的功耗约为10-100w。在fpga芯片上使用基于事件的传感器数据的脉冲神经网络(snn)，运行功耗也在10-100mw的量级。在运行大量计算时，会对系统造成较大的负担。
技术实现思路
1、相关技术中，在进行移动方向检测时，需要一定的功耗来运行人工神经网络，导致系统功耗较高。
2、鉴于此，本公开提供了一种移动方向的检测装置，能够在没有额外的处理器的情况下判断输入信号的方向。
3、根据本公开的一些实施例，提供了一种移动方向的检测装置，包括：
4、多个传感器，用于感测物体的移动，每个传感器包括沿第一方向线性排列的多个传感器单元；
5、第一神经形态器件，包括第一突触单元、第一树突单元、第一胞体单元，所述第一突触单元包括沉默突触和兴奋突触，所述沉默突触仅在所述兴奋突触的输入信号强度大于激活阈值时才激活，所述第一树突单元包括多个树突分支，至少部分树突分支的每个树突分支上连接沉默突触和多个兴奋突触，所述沉默突触所在的位置比所述兴奋突触所在的位置更靠近所述第一胞体单元，每个树突分支上的多个突触与不同传感器中的多个传感器单元一一对应地连接，所述沉默突触与其相邻的兴奋突触连接到不同传感器，所述第一胞体单元用于处理所述第一树突单元的输出，以产生第一输出信号；
6、第二神经形态器件，包括第二突触单元、第二树突单元、第二胞体单元，所述第二突触单元包括兴奋突触，用于接收所述第一输出信号，所述第二树突单元包括至少一个树突分支，每个树突分支上连接所述兴奋突触，所述第二胞体单元用于处理所述第二树突单元的输出，以产生第二输出信号；
7、第三神经形态器件，包括第三突触单元、第三树突单元、第三胞体单元，所述第三突触单元包括抑制突触和兴奋突触，所述抑制突触用于接收所述第二输出信号，所述兴奋突触用于接收所述第一输出信号，所述第三树突单元包括至少一个树突分支，每个树突分支上连接抑制突触和兴奋突触，所述抑制突触所在的位置比所述兴奋突触所在的位置更靠近所述第三胞体单元，所述第三胞体单元用于处理所述第三树突单元的输出，以产生第三输出信号。
8、在一些实施例中，所述第二输出信号用于指示所述物体沿第一方向移动；所述第三输出信号用于指示所述物体沿第二方向移动，所述第一方向的矢量与所述第二方向的矢量成第一角度。
9、在一些实施例中，所述第一神经形态器件还包括第一轴突单元，所述第一轴突单元用于将所述第一胞体单元的输出转换为第一电压脉冲；所述第二神经形态器件还包括第二轴突单元，所述第二轴突单元用于将所述第二胞体单元的输出转换为第二电压脉冲；所述第三神经形态器件还包括第三轴突单元，所述第三轴突单元用于将所述第三胞体单元的输出转换为第三电压脉冲。
10、在一些实施例中，所述第一轴突单元包括第一电流开关，所述第一电流开关被配置为在所述第一胞体单元的输出大于第一电流阈值的情况下导通；所述第二轴突单元包括第二电流开关，所述第二电流开关被配置为在所述第二胞体单元的输出大于第二电流阈值的情况下导通；所述第三轴突单元包括第三电流开关，所述第三电流开关被配置为在所述第三胞体单元的输出大于第三电流阈值的情况下导通，其中，所述第三电流阈值小于所述第二电流阈值。
11、在一些实施例中，所述第三轴突单元还包括：第一电压开关，被配置为在所述第一输出信号的强度大于第一电压阈值的情况下关断。
12、在一些实施例中，所述第一输出信号包括第一方向输出信号和第二方向输出信号，在所述物体沿第一方向移动的情况下：
13、所述第一树突单元的某一树突分支上的兴奋突触，先接收来自对应传感器单元的脉冲信号，激活沉默突触，所述沉默突触后接收来自对应传感器单元的脉冲信号；所述第一胞体单元的输出大于所述第一电流阈值，所述第一电流开关导通，所述第一神经形态器件输出所述第一方向输出信号；
14、所述第二胞体单元的输出大于第二电流阈值，所述第二电流开关导通，所述第二神经形态器件输出所述第二输出信号；
15、所述抑制突触接收到所述第二输出信号，使得所述第一方向输出信号无法导通所述第三神经形态器件，所述第三神经形态器件不输出所述第三输出信号。
16、在一些实施例中，所述至少部分树突分支包括第一树突分支和第二树突分支，在所述物体沿第二方向移动的情况下：
17、所述第一树突分支上的部分兴奋突触，先接收来自对应传感器单元的脉冲信号；
18、所述第二树突分支上的部分兴奋突触，接着接收来自对应传感器单元的脉冲信号，激活沉默突触，所述沉默突触随后接收来自对应传感器单元的脉冲信号；
19、所述第一胞体单元的输出大于所述第一电流阈值，所述第一电流开关导通，所述第一神经形态器件输出所述第二方向输出信号，所述第二方向输出信号的强度小于所述第一方向输出信号；
20、所述第二胞体单元的输出不大于所述第二电流阈值，所述第二电流开关不导通，所述第二神经形态器件不输出所述第二输出信号；
21、所述第三胞体单元的输出大于所述第三电流阈值，所述第三电流开关导通，所述第三神经形态器件输出所述第三输出信号。
22、在一些实施例中，所述第一树突单元还包括仅连接兴奋突触的树突分支。
23、在一些实施例中，检测装置还包括：
24、第四神经形态器件，包括第四突触单元、第四树突单元、第四胞体单元，所述第四突触单元包括兴奋突触，所述第四树突单元包括多个树突分支，至少部分树突分支的每个树突分支上连接所述多个兴奋突触，一个树突分支上的多个突触与不同传感器中的多个传感器单元一一对应地连接，所述第四胞体单元用于处理所述第四树突单元的输出，以产生第四输出信号；
25、第五神经形态器件，包括第五突触单元、第五树突单元、第五胞体单元，所述第五突触单元包括抑制突触和兴奋突触，所述抑制突触用于接收所述第一输出信号，所述兴奋突触用于接收所述第四输出信号，所述第五树突单元包括至少一个树突分支，每个树突分支上连接抑制突触和兴奋突触，所述抑制突触所在的位置比所述兴奋突触所在的位置更靠近所述第五胞体单元，所述第五胞体单元用于处理所述第五树突单元的输出，以产生第五输出信号；
26、第六神经形态器件，包括第六突触单元、第六树突单元、第六胞体单元，所述第六突触单元包括兴奋突触，用于接收所述第五输出信号，所述第六树突单元包括至少一个树突分支，每个树突分支连接所述兴奋突触，所述第六胞体单元用于处理所述第六树突单元的输出，以产生第六输出信号；
27、第七神经形态器件，包括第七突触单元、第七树突单元、第七胞体单元，所述第七突触单元包括抑制突触和兴奋突触，所述抑制突触用于接收所述第六输出信号，所述兴奋突触用于接收所述第五输出信号，所述第七树突单元包括至少一个树突分支，每个树突分支上连接抑制突触和兴奋突触，所述抑制突触所在的位置比所述兴奋突触所在的位置更靠近所述第七胞体单元，所述第七胞体单元用于处理所述第七树突单元的输出，以产生第七输出信号。
28、在一些实施例中，所述第六输出信号用于指示所述物体沿第三方向移动，所述第三方向与所述第一方向相反；所述第七输出信号用于指示所述物体沿第四方向移动，所述第四方向与所述第二方向相反。
29、在一些实施例中，所述第四神经形态器件还包括第四轴突单元，所述第四轴突单元用于将所述第四胞体单元的输出转换为第四电压脉冲；所述第五神经形态器件还包括第五轴突单元，所述第五轴突单元用于将所述第五胞体单元的输出转换为第五电压脉冲；所述第六神经形态器件还包括第六轴突单元，所述第六轴突单元用于将所述第六胞体单元的输出转换为第六电压脉冲；所述第七神经形态器件还包括第七轴突单元，所述第七轴突单元用于将所述第七胞体单元的输出转换为第七电压脉冲。
30、在一些实施例中，所述第四轴突单元包括第四电流开关，所述第四电流开关被配置为在所述第四胞体单元的输出大于第四电流阈值的情况下导通；所述第五轴突单元包括第五电流开关，所述第五电流开关被配置为在所述第五胞体单元的输出大于第五电流阈值的情况下导通；所述第六轴突单元包括第六电流开关，所述第六电流开关被配置为在所述第六胞体单元的输出大于第六电流阈值的情况下导通；所述第七轴突单元包括第七电流开关，所述第七电流开关被配置为在所述第七胞体单元的输出大于第七电流阈值的情况下导通，其中，所述第七电流阈值小于所述第七电流阈值。
31、在一些实施例中，所述第七神经形态器件还包括：第二电压开关，被配置为在所述第五输出信号的强度大于第二电压阈值的情况下关断；和/或第三电压开关，被配置为在所述第六输出信号的强度大于第三电压阈值的情况下关断。
32、在一些实施例中，所述第四输出信号包括第三方向输出信号和第四方向输出信号，在所述物体沿第三方向移动的情况下：
33、所述第一树突单元的某一树突分支上，沉默突触先接收来自对应传感器单元的脉冲信号，兴奋突触后接收来自对应传感器单元的脉冲信号，所述沉默突触不激活，所述第一胞体单元的输出不大于所述第一电流阈值，所述第一电流开关不导通，所述第一神经形态器件不输出所述第一输出信号；
34、所述第四树突单元的某一树突分支上的兴奋突触，先后接收来自对应传感器单元的脉冲信号，所述第四胞体单元的输出大于所述第四电流阈值，所述第四电流开关导通，所述第四神经形态器件输出所述第三方向输出信号；
35、所述第五胞体单元的输出大于所述第五电流阈值，所述第五电流开关导通，所述第五神经形态器件输出与所述第三方向输出信号对应的第五输出信号；
36、所述第六胞体单元的输出大于所述第六电流阈值，所述第六电流开关导通，所述第六神经形态器件输出所述第六输出信号；
37、所述第七神经形态器件的抑制突触接收到所述第六输出信号，使得所述第五输出信号无法导通所述第七神经形态器件，所述第七神经形态器件不输出所述第七输出信号。
38、在一些实施例中，所述第四树突单元的至少部分树突分支包括第三树突分支和第四树突分支，在所述物体沿第四方向移动的情况下：
39、所述第一树突单元的某一树突分支上，沉默突触先接收来自对应传感器单元的脉冲信号，兴奋突触后接收来自对应传感器单元的脉冲信号，所述沉默突触不激活，所述第一胞体单元的输出不大于所述第一电流阈值，所述第一电流开关不导通，所述第一神经形态器件不输出所述第一输出信号；
40、所述第三树突分支上的部分兴奋突触，先接收来自对应传感器单元的脉冲信号；
41、所述第四树突分支上的部分兴奋突触，接着接收来自对应传感器单元的脉冲信号；
42、所述第四胞体单元的输出大于所述第四电流阈值，所述第四电流开关导通，所述第四神经形态器件输出所述第四方向输出信号，所述第四方向输出信号的强度小于所述第三方向输出信号；
43、所述第五胞体单元的输出大于所述第五电流阈值，所述第五电流开关导通，所述第五神经形态器件输出与所述第四方向输出信号对应的第五输出信号；
44、所述第六胞体单元的输出不大于所述第六电流阈值，所述第六电流开关不导通，所述第六神经形态器件不输出所述第六输出信号；
45、所述第七胞体单元的输出大于所述第七电流阈值，所述第七电流开关导通，所述第七神经形态器件输出所述第七输出信号。
46、在一些实施例中，在所述物体沿第一方向或第二方向移动的情况下：所述第一神经形态器件导通，输出所述第一输出信号；所述第五神经形态器件的抑制突触接收到所述第一输出信号，所述第五神经形态器件不导通，不输出所述第五输出信号。
47、在一些实施例中，所述第一树突单元中，每个树突分支上的多个突触与相邻的传感器中的多个传感器单元交错地连接；和/或所述第四树突单元中，每个树突分支上的多个突触与相邻的传感器中的多个传感器单元交错地连接。
48、在一些实施例中，其中所述传感器单元为正六边形的形状，所述多个传感器为多个传感器单元的正六边形平面密堆积的传感器的阵列，同一个传感器中的多个传感器单元的中心连线与第一方向平行。
49、在一些实施例中，所述第一方向为水平向右方向，所述第一角度为30°。
50、在一些实施例中，所述第一方向的矢量与水平向右方向的矢量成60°角，所述第一角度为30°。
51、在一些实施例中，所述第二方向为垂直向上方向，所述第一角度为30°。
52、根据本公开的另一些实施例，提供一种移动方向的检测系统，包括：
53、第一检测装置，包括如上所述的检测装置，被配置为检测物体在水平方向、与水平向右方向成150°角或330°角的方向上的移动；
54、第二检测装置，包括如上所述的检测装置，被配置为检测物体在与水平向右方向成30°角、60°角、210°角或240°角的方向上的移动；
55、第三检测装置，包括如上所述的检测装置，被配置为检测物体在与水平向右方向成90°角、120°角、270°角或300°角的方向上的移动。
56、在一些实施例中，所述检测系统还包括：处理器，被配置为根据所述第一检测装置的输出信号、所述第二检测装置的输出信号、所述第三检测装置的输出信号，确定所述物体的移动方向。
57、在一些实施例中，所述处理器被配置为：
58、利用形态学网络，表示所述检测系统中的各神经形态器件；
59、将所述各神经形态器件的形态学网络，映射到等效的神经处理元件的拓扑网络；
60、将所述拓扑网络嵌入双曲空间，得到双曲嵌入网络；
61、利用所述双曲嵌入网络，根据神经处理元件的节点的拓扑连接性，识别不同的功能层，所述功能层包括映射层、方向选择层、方位选择层。
62、在上述实施例中，通过利用新的神经形态器件组成的检测装置，能够在没有额外的处理器的情况下对输入信号的方向产生响应，进行时空信号处理，显著降低系统的功耗。
63、通过以下参照附图对本公开的实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
1.一种移动方向的检测装置，包括：
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中：
3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其中：
4.根据权利要求3所述的检测装置，其中：
5.根据权利要求4所述的检测装置，其中，所述第三轴突单元还包括：
6.根据权利要求5所述的检测装置，其中，所述第一输出信号包括第一方向输出信号和第二方向输出信号，在所述物体沿第一方向移动的情况下：
7.根据权利要求6所述的检测装置，其中，所述至少部分树突分支包括第一树突分支和第二树突分支，在所述物体沿第二方向移动的情况下：
8.根据权利要求1或2所述的检测装置，其中，所述第一树突单元还包括仅连接兴奋突触的树突分支。
9.根据权利要求2所述的检测装置，还包括：
10.根据权利要求9所述的检测装置，其中：
11.根据权利要求9或10所述的检测装置，其中：
12.根据权利要求11所述的检测装置，其中：
13.根据权利要求12所述的检测装置，其中，所述第七神经形态器件还包括：
14.根据权利要求13所述的检测装置，其中，所述第四输出信号包括第三方向输出信号和第四方向输出信号，在所述物体沿第三方向移动的情况下：
15.根据权利要求14所述的检测装置，其中，所述第四树突单元的至少部分树突分支包括第三树突分支和第四树突分支，在所述物体沿第四方向移动的情况下：
16.根据权利要求9或10所述的检测装置，其中，在所述物体沿第一方向或第二方向移动的情况下：
17.根据权利要求10所述的检测装置，其中：
18.根据权利要求17所述的检测装置，其中所述传感器单元为正六边形的形状，所述多个传感器为多个传感器单元的正六边形平面密堆积的传感器的阵列，同一个传感器中的多个传感器单元的中心连线与第一方向平行。
19.根据权利要求18所述的检测装置，其中，所述第一方向为水平向右方向，所述第一角度为30°。
20.根据权利要求18所述的检测装置，其中，所述第一方向的矢量与水平向右方向的矢量成60°角，所述第一角度为30°。
21.根据权利要求18所述的检测装置，其中，所述第二方向为垂直向上方向，所述第一角度为30°。
22.一种移动方向的检测系统，包括：
23.根据权利要求22所述的检测系统，还包括：
24.根据权利要求22所述的检测系统，其中，所述处理器被配置为：
