Deploying adaptive intelligence at the edge remains challenging due to the high computational and energy cost of training neural models. Spiking Neural Networks (SNNs) offer a promising alternative, but enabling on-device learning requires hardware-algorithm co-design. This paper presents SPIKER-LL, an FPGA-based SNN accelerator that extends the open-source Spiker+ inference architecture with efficient support for the STSF local learning rule. Through targeted microarchitectural extensions, SPIKER-LL performs inference and online learning with minimal overhead. Across MNIST, F-MNIST, and DIGITS, it achieves up to 93% accuracy, sub-millisecond latency, and less than 0.1 mJ per inference, while remaining DSP-free and highly scalable for edge-FPGA deployments.


翻译:在边缘部署自适应智能仍面临严峻挑战,主要源于训练神经模型的高计算与高能耗成本。脉冲神经网络(SNNs)提供了颇具前景的替代方案,但实现设备端学习需要硬件与算法的协同设计。本文提出SPIKER-LL——一种基于FPGA的SNN加速器,通过扩展开源Spiker+推理架构,高效支持STSF局部学习规则。通过针对性的微架构扩展,SPIKER-LL能以极低开销执行推理与在线学习。在MNIST、F-MNIST和DIGITS数据集上,该加速器实现了高达93%的准确率、亚毫秒级延迟以及每推理低于0.1 mJ的能耗,同时保持无需数字信号处理器(DSP-Free)特性,且对边缘FPGA部署具有高度可扩展性。

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