憶阻細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及組合同步研究.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：碩士學(xué)位論文2016年5月31日憶阻細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及組合同步研究憶阻細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及組合同步研究MemristiveCellularNeuralwkDesignItsCompoundSynchronizationResearch學(xué)位類別：___工學(xué)碩士___________作者姓名：廖琳玉學(xué)科、專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：張小紅教授研究方向：細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)摘要I摘要細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CellularNeur

2、alwk)模型可實(shí)現(xiàn)混沌系統(tǒng)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為，作為繼電阻、電容、電感三大電路基本元件外的第四類電路元件憶阻器，其非線性和記憶特性可模擬大腦突觸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)記憶功能，納米級(jí)的非易失性憶阻器實(shí)現(xiàn)的CNN具有能耗更低、非常適合超大規(guī)模集成密度電路等優(yōu)勢(shì)。本文深入研究和探討了基于憶阻器的CNN系統(tǒng)的建模、數(shù)值仿真及電路實(shí)現(xiàn)，并設(shè)計(jì)了一種基于憶阻CNN系統(tǒng)的組合同步控制方法，最后將憶阻CNN系統(tǒng)應(yīng)用到保密通信中。全文主要研究工作包括：(1)研究

3、了將憶阻器應(yīng)用于傳統(tǒng)三維CNN系統(tǒng)的混沌行為及電路仿真構(gòu)建一個(gè)傳統(tǒng)三維CNN，利用磁控憶阻器的非線性特性替換傳統(tǒng)細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出模塊。采用Multisim通用電路元件構(gòu)建磁控憶阻等效電路，在電路整體設(shè)計(jì)上簡化了輸出函數(shù)模塊數(shù)量，新型憶阻CNN電路不僅展現(xiàn)出了混沌吸引子現(xiàn)象，而且憶阻內(nèi)部的磁能量隨細(xì)胞狀態(tài)而變化，可完全達(dá)到等效輸出函數(shù)的憶導(dǎo)值。數(shù)值計(jì)算與電路仿真結(jié)果驗(yàn)證了憶阻CNN的混沌特性及新設(shè)計(jì)方法的可行性。簡單靈活的設(shè)計(jì)方法具有一

4、定的普適性，在信號(hào)處理、同步控制與圖像加密等方面具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值。(2)設(shè)計(jì)了一種基于三個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和兩個(gè)響應(yīng)系統(tǒng)的組合同步控制方法。組合同步是基于驅(qū)動(dòng)響應(yīng)同步法，使用多個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和多個(gè)響應(yīng)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種新型同步方案。首先提出了一種基于三個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和兩個(gè)響應(yīng)系統(tǒng)的組合同步方法，針對(duì)五個(gè)相同的憶阻CNN混沌系統(tǒng)進(jìn)行同步控制，根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論對(duì)其進(jìn)行同步控制理論推導(dǎo)證明，并進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與同步性能分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了提出的組合同

5、步方法對(duì)憶阻細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有效性和可擴(kuò)展性。(3)研究和實(shí)現(xiàn)了憶阻CNN系統(tǒng)在保密通信中應(yīng)用仿真。通過構(gòu)造可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)重構(gòu)的全維狀態(tài)觀測器，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)憶阻CNN系統(tǒng)的同步；構(gòu)造憶阻CNN同步通信系統(tǒng)并應(yīng)用于圖像置亂加密；將機(jī)密信號(hào)隱匿在憶阻CNN系統(tǒng)的混沌信號(hào)中，以達(dá)到安全傳輸?shù)哪康?；不僅有混沌行為現(xiàn)象的憶阻CNN系統(tǒng)本身的密鑰空間能足以滿足安全通信的需求，加上各種不同同步控制方法，使其應(yīng)用于保密通信更加具有安全性、良好攻擊抵御性。用憶