Transistor‐Level Activation Functions via Two‐Gate Designs: From Analog Sigmoid and Gaussian Control to Real‐Time Hardware Demonstrations
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Tunable analog activation functions are essential for energy‐efficient artificial intelligence (AI) hardware. Two transistor designs are presented: the sigmoid‐like activation function transistor (SA‐transistor) and the Gaussian‐like activation function transistor (GA‐transistor), which implement analog sigmoid and Gaussian functions using a screen gate structure. In the SA‐transistor, adjusting the screen gate voltage ( V Screen‐G ) enables precise control of the sigmoid slope and saturation level. In the GA‐transistor, the amplitude and standard deviation of the Gaussian response are tunable through the same mechanism. These transistors enable precise and continuous tuning of analog activation parameters such as slope, amplitude, and width at the device level. This controllability allows hardware‐optimized neural computations tailored to specific tasks or datasets. Applied in real‐world tasks, the SA‐transistor improved lung magnetic resonance imaging (MRI) classification accuracy from 77% to 84%, and the GA‐transistor raised the time‐series forecasting coefficient of determination ( R 2 ) from 0.82 to 0.93. Furthermore, by assembling these devices into a hardware‐based multilayer perceptron (MLP), robust inference is demonstrated on the IRIS dataset with 96.7% overall accuracy. This system‐level validation highlights that analog activation transistors can directly support neuromorphic accelerators without digital post‐processing, reducing circuit complexity and power consumption while maintaining high classification fidelity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».