基于STDP規(guī)則的憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用.pdf

1、隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，CMOS晶體管的集成度越來(lái)越高，人們渴望神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)具有更廣闊的發(fā)展前景，然而，由于CMOS晶體管尺寸縮小即將到達(dá)極限，使神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展遇到障礙，同時(shí)，現(xiàn)有的學(xué)習(xí)規(guī)則，不能滿(mǎn)意地解決神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)實(shí)時(shí)的、復(fù)雜的智能問(wèn)題，因此在神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)中加入智能處理單元更加迫切。新型的電路元件—憶阻器和生命科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)—脈沖時(shí)間依賴(lài)的可塑性(Spike-TimingDependentPlasticity，STDP)學(xué)習(xí)規(guī)則給

2、神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的活力。憶阻器的體積小且具有天然的信息存儲(chǔ)能力，它非常適合作為神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)中的電子突觸。另一方面，將STDP規(guī)則結(jié)合到憶阻神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)中，構(gòu)建基于STDP和憶阻器的具有仿生智能和高集成度特點(diǎn)的神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)，有望提高神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的智能信息處理能力。
　　 本文深入研究了憶阻器的基本理論及性質(zhì)，通過(guò)理論推導(dǎo)和憶阻橋電路實(shí)現(xiàn)了憶阻突觸，同時(shí)構(gòu)建了憶阻感知器去實(shí)現(xiàn)邏輯分類(lèi);結(jié)合Chebyshev神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在函數(shù)逼

3、近中的優(yōu)勢(shì)，研究了憶阻Chebyshev神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并將其應(yīng)用于函數(shù)逼近;構(gòu)建憶阻Fourier神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于圖像復(fù)原，通過(guò)以上工作，驗(yàn)證了憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有更好的信息處理能力，同時(shí)易于用硬件電路實(shí)現(xiàn)。然后，考慮到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿生特性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了憶阻突觸可以有效實(shí)現(xiàn)生物學(xué)中的STDP學(xué)習(xí)規(guī)則，構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)的憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提出了基于STDP規(guī)則的憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并用于圖像存儲(chǔ)，探討了其在二值圖像、灰度圖像和彩色圖像存儲(chǔ)中的應(yīng)用。最后，基于STDP