基于憶阻突觸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用研究.pdf

1、憶阻器是一種具有記憶性的新型電路元件，在阻變存儲(chǔ)、邏輯運(yùn)算以及細(xì)胞突觸等方向具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以憶阻突觸為基礎(chǔ)，圍繞STDP學(xué)習(xí)法則、細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)想記憶作了以下研究工作:
　　首先本文研究了憶阻器的基本電路性質(zhì)，分析了憶阻器的線性模型與非線性模型的數(shù)學(xué)特征，對(duì)幾種常用的憶阻器非線性窗函數(shù)作了對(duì)比分析研究。Pspice仿真結(jié)果驗(yàn)證了憶阻器是一種具有記憶性的元件，其伏安特性曲線呈現(xiàn)出典型的磁滯特性。進(jìn)一步的，本

2、文通過仿真分析驗(yàn)證了憶阻器是一種會(huì)隨著外加交流信號(hào)源頻率的上升而逐漸退化為線性電阻的元件。
　　然后本文深入研究了兩種已有的憶阻突觸橋電路模型，仿真結(jié)果表明使用線性憶阻器模型搭建的憶阻突觸橋電路可以很好的實(shí)現(xiàn)線性可調(diào)的憶阻突觸。研究了近年來被提出的STDP學(xué)習(xí)法則以及脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過理論分析，驗(yàn)證了使用憶阻器實(shí)現(xiàn)細(xì)胞突觸的可能性。基于Spectre電路仿真得到了實(shí)驗(yàn)上的STDP學(xué)習(xí)函數(shù)，仿真結(jié)果與理論上的STDP學(xué)習(xí)函數(shù)基本一致

3、。對(duì)使用憶阻器作為細(xì)胞突觸實(shí)現(xiàn)陣列結(jié)構(gòu)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)，基于STDP學(xué)習(xí)法則的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用，均作了詳細(xì)的驗(yàn)證性仿真分析研究。
　　其次本文研究了細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其基本理論，使用Matlab搭建了細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型并對(duì)其穩(wěn)定性以及瞬態(tài)響應(yīng)作了分析研究。改進(jìn)了一種SimScape憶阻器模型，具體是添加了信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，在第三部分理論分析的基礎(chǔ)上使用Simulink搭建了憶阻突觸橋電路，并給出了使用電壓脈沖信號(hào)精確調(diào)節(jié)憶阻突觸權(quán)值的詳細(xì)過程。

4、使用憶阻突觸電路替換CNN中的權(quán)值模塊，得到了基于憶阻突觸的細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并使用此網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了圖像處理中的去噪與邊緣提取，Matlab仿真結(jié)果表明，基于憶阻突觸的細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以很好的完成圖像處理工作。
　　最后本文主要研究了憶阻突觸在聯(lián)想記憶中的應(yīng)用并提出了一種改進(jìn)的聯(lián)想記憶模型。在對(duì)Hebb學(xué)習(xí)法則與巴普洛夫聯(lián)想記憶模型進(jìn)行研究后，本文詳細(xì)分析了兩種不同結(jié)構(gòu)的聯(lián)想記憶模型，分別是使用數(shù)字芯片實(shí)現(xiàn)的憶阻聯(lián)想記憶模型和使用單個(gè)憶阻器實(shí)