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Erschienen in: Neural Computing and Applications 2/2010

01.03.2010 | Original Article

Implementation of an LVQ neural network with a variable size: algorithmic specification, architectural exploration and optimized implementation on FPGA devices

verfasst von: Mohamed Boubaker, Mohamed Akil, Khaled Ben Khalifa, Thierry Grandpierre, Mohamed Hedi Bedoui

Erschienen in: Neural Computing and Applications | Ausgabe 2/2010

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Abstract

This paper presents an optimizing methodology for the implementation of a Learning Vector Quantization (LVQ) neural network in a Field Programmable Gate Array (FPGA) device. Starting from an algorithmic specification in the form of a Factorized and Conditioned Data Dependence Graph (GFCDD), we suggest a design methodology of the LVQ-dedicated architecture. This formal methodology is called AAA, “Algorithm Architecture Adequation”. Using graph transformations, it allows the generation of an optimized circuit implementation at the Register Transfer Level (RTL). It is associated to the SynDEx-IC software tool. Based on this formal methodology, we are able to explore and generate various LVQ network implementations by varying the LVQ sizes while minimizing the hardware resources and the design time. In addition, real-time constraints should be respected to ensure a reliable classification of vigilance states in humans from electroencephalographic signals (EEG). To validate our approach, the optimized LVQ implementation was tried on two types of Virtex devices.

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Literatur
4.
Zurück zum Zitat Kugler M, Lopes M (2007) A configware approach for the implementation of a LVQ neural network. Int J Comput Intell Res 3(1):21–25 Kugler M, Lopes M (2007) A configware approach for the implementation of a LVQ neural network. Int J Comput Intell Res 3(1):21–25
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Zurück zum Zitat Kerkeni N, Alexandre F, Bedoui MH, Bougrain L, Dogui M (2005) Neuronal spectral analysis of EEG and expert knowledge integration for automatic classification of sleep stages. In: WSEAS transactions on information science and applications 11(2):1854–1861 Kerkeni N, Alexandre F, Bedoui MH, Bougrain L, Dogui M (2005) Neuronal spectral analysis of EEG and expert knowledge integration for automatic classification of sleep stages. In: WSEAS transactions on information science and applications 11(2):1854–1861
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Zurück zum Zitat Grandpierre T, Sorel Y (2003) From algorithm and architecture specifications to automatic generation of distributed real-time executives: a seamless flow graphs transformations. Proc MEMCODE 2003, pp 123–133. doi:10.1109/MEMCOD.2003.1210097 Grandpierre T, Sorel Y (2003) From algorithm and architecture specifications to automatic generation of distributed real-time executives: a seamless flow graphs transformations. Proc MEMCODE 2003, pp 123–133. doi:10.​1109/​MEMCOD.​2003.​1210097
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Zurück zum Zitat Kohonen T (2001) Self-organizing maps. Springer, Berlin. ISBN: 3-540-67921-9, ISSN: 0720-678X Kohonen T (2001) Self-organizing maps. Springer, Berlin. ISBN: 3-540-67921-9, ISSN: 0720-678X
Metadaten
Titel
Implementation of an LVQ neural network with a variable size: algorithmic specification, architectural exploration and optimized implementation on FPGA devices
verfasst von
Mohamed Boubaker
Mohamed Akil
Khaled Ben Khalifa
Thierry Grandpierre
Mohamed Hedi Bedoui
Publikationsdatum
01.03.2010
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Neural Computing and Applications / Ausgabe 2/2010
Print ISSN: 0941-0643
Elektronische ISSN: 1433-3058
DOI
https://doi.org/10.1007/s00521-009-0296-5

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