視覺皮層網絡演化模擬研究.pdf

1、視覺系統(tǒng)是目前最復雜、最高效的系統(tǒng)之一?？茖W研究發(fā)現(xiàn)，視覺系統(tǒng)執(zhí)行任何一個功能都是由多個神經元、神經元集群以及多個視覺皮層之間相互連接、相互協(xié)調和相互作用來完成的。復雜網絡的提出對于研究復雜系統(tǒng)提供了很好的研究依據，所以，從網絡的角度來研究視覺系統(tǒng)動力學結構特性，對于我們理解其內在形成機制以及對視覺智能化技術的研究具有重大意義。
　　視覺系統(tǒng)是一個高耗能系統(tǒng)，網絡模擬演化的工作應盡量降低這種消耗即布線代價。然而，視覺皮層網絡同時具

2、有高的拓撲性質、魯棒性、模塊化和大的hub樞紐來完成高效率的信息整合，和網絡布線代價最小化具有矛盾性。所以，本文以最小布線代價和全局效率最優(yōu)之間如何權衡為切入點，首先，基于嚴格的空間限制條件根據空間距離定義連邊概率函數，利用二維齊性增長模型對真實視覺系統(tǒng)模擬，分析視覺皮層網絡的拓撲結構特性。其次，根據異質神經元的分布以及優(yōu)先連接機制對網絡進行演化，并探究隨著比例因子的變化對網絡布線代價和拓撲結構的影響。最后，引入復雜網絡博弈模型算法，基

3、于神經元的有限記憶性對網絡進行博弈演化，分析其記憶長度對合作者密度以及網絡拓撲結構的影響。本文從網絡角度揭示視覺信息處理的內在核心機制，從根本上改變以往研究視覺信息處理的思路和方式。
　?。?）從視覺網絡是一種典型的空間網絡入手，依據多維的時間和空間尺度，給出節(jié)點間建立連接的空間距離概率函數，模擬真實的視覺皮層網絡模型，并對局部和整體網絡拓撲特性進行分析驗證視覺皮層網絡具有小世界特性。
　?。?）在上述結論的基礎上，研究異質

4、性神經元數量上的不同分布對視覺皮層網絡拓撲結構的影響。然后在異質性神經元的基礎上引入優(yōu)先連接機制，即長突觸優(yōu)先連接和距離優(yōu)先連接，分析其在時間尺度和空間尺度上對小世界特性最大化的影響。
　?。?）在神經元有限記憶的基礎上，利用博弈演化理論，基于布線代價與效率之間的權衡設置新的收益函數，利用多數者更新規(guī)則進行網絡博弈，通過改變記憶長度研究其合作密度的變化，并且用網絡可視化操作更形象的表現(xiàn)博弈演化穩(wěn)定后的網絡拓撲結構，并分析其網絡特性