憶阻橋式突觸電路研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，需要處理的數(shù)據(jù)信息也越來越多，因此具有并行計算優(yōu)勢的神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)在信息處理中的作用也越來越大。但是晶體管的尺寸縮小即將到達(dá)極限，這使得依賴于電子技術(shù)發(fā)展的神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的研究也即將面臨技術(shù)瓶頸的挑戰(zhàn)。在神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)中，一個重要的難題在于電子突觸難以滿足處理實時的、復(fù)雜的情況的要求。憶阻器這一具有天然信息存儲能力和納米級尺寸的類突觸元件，非常適合作為電子突觸的設(shè)計需求，受到許多研究者的注意。采用自旋憶阻器與電阻搭配構(gòu)

2、建的橋式突觸電路，具有結(jié)構(gòu)簡單，控制精確等優(yōu)點，在神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)中得到了良好的驗證。所以該憶阻突觸電路有望應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路(VLSI)、圖像處理、人工智能等領(lǐng)域。
　　本文首先探討了HP憶阻器的基本理論和性質(zhì)，并對新提出的憶阻器模型——自旋憶阻器進(jìn)行了研究，建立其模型并分析了這種憶阻器的典型特性;接著將壓控自旋憶阻器與電阻結(jié)合，設(shè)計了一種新的橋式突觸電路，并分析了典型突觸電路和自旋憶阻器橋式突觸電路的優(yōu)勢;隨后將該突觸電路應(yīng)用

3、到憶阻細(xì)胞自動機(jī)中，觀察了該型憶阻細(xì)胞自動機(jī)在Brian's Brain規(guī)則下的迭代現(xiàn)象;然后，根據(jù)憶阻細(xì)胞自動機(jī)初始狀態(tài)的敏感性和連接突觸狀態(tài)的復(fù)雜性，設(shè)計了一種基于憶阻細(xì)胞自動機(jī)的圖像加密算法;最后，鑒于該突觸在細(xì)胞自動機(jī)中的有效應(yīng)用，我們?yōu)榧?xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計了基于STDP學(xué)習(xí)規(guī)則的憶阻突觸電路，構(gòu)建不同權(quán)值的模板，實現(xiàn)了細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像處理中的應(yīng)用。本文設(shè)計的基于自旋憶阻器的橋式突觸電路結(jié)構(gòu)更加簡單，突觸權(quán)值的調(diào)節(jié)也更加準(zhǔn)確，與具