多种连接模型的忆阻神经网络学习

忆阻器以其独特的非易失性、天然的记忆功能以及纳米级尺寸,在人工神经网络、信号处理和模式识别等方面展现了巨大的应用前景。采用了基于STDP学习规则的忆阻神经网络,运用了网络自适应突变以及网络拓扑结构变化的基因算法,其中包括隐藏层神经元个数,连接权重以及神经网络突触模型的变化。比较了基于HP线性忆阻器模型,非线性忆阻器模型以及阈值模型这3种不同忆阻器模型的忆阻神经网络,并提出了学习效果更好的混合型忆阻神经网络。     

忆阻器类脑神经突触的研究进展

大脑之所以能够控制人和动物的复杂生命活动,使生物体在多变的自然环境得以生存,得益于大规模神经网络中高效、快速、精准的信息传递。神经突触作为神经元之间信息传递的重要机构,保证了神经网络的高效运转,因此构建具有神经突触功能的电子突触是研究仿生系统和类脑神经网络的必经之路。研究人员尝试各种电子元件对神经突触进行模拟,其中忆阻器由于其独特的器件结构和具有“记忆特性”的电学性能,成为构建类脑神经突触的最佳选择。文章全面概述近年来忆阻器模拟神经突触的研究进展,包括忆阻器模拟神经突触的可塑性、再可塑性、非联想学习、联想学习等功能,总结了忆阻器神经突触在人工神经网络中的应用、存在的问题和挑战,并对忆阻器神经突触的研究进行展望。     

参数扰动下时滞忆阻神经网络的Lagrange稳定性

根据忆阻器物理特性,建立了一类荷控忆阻神经网络模型,模型中忆阻器的记忆特性被保留.针对实际忆阻器阻值与理想模型存在差异造成忆阻神经网络中参数不确定的问题,研究参数扰动下时滞忆阻神经网络的Lagrange稳定性.将模型重构为双重扰动形式以处理忆阻器忆阻值变化造成的模型中的参数变化.通过构造Lyapunov函数和应用线性矩...     

基于忆阻器的近似计算方法

忆阻器是一种非易失性存储器件,目前主要有两种方法用忆阻器实现通用计算:通过忆阻器交叉开关阵列支持神经网络来逼近任意函数;用忆阻器构造基础的门电路,再进一步实现任意Boole逻辑计算.前者存在误差难以控制的问题,后者相比传统数字电路优势不显著.该文设计了一种针对忆阻器的通用近似计算范式,基于忆阻器的硬件架构通用现场可编程...     

基于Simulink的忆阻器模型

为了使忆阻器具有与其他器件相结合的能力,本文在惠普实验室提出的忆阻器物理模型电路关系的基础上,在Simulink中用二种方法对忆阻器进行了双端口建模,方便准确的实现了对于忆阻器的仿真。与编写M文件、构建图形用户界面和搭建输入输出模型的建模方法相比,基于Simulink的双端口模型不仅能够方便准确的观察忆阻器的输入输出特性,而且具有更广阔的应用范围,对于忆阻器的研究有一定的指导作用。     

有源荷控忆阻器在非线性电路中的应用

根据理论分析,搭建了一种新的二端口有源忆阻器.该有源荷控忆阻器不使用光敏电阻和数字电位器,理论上比较精确,并且容易在实验中实现.仿真和实验证明了这种有源忆阻器和真正的无源忆阻器具有相同的电路特性.此外还将该有源忆阻器加入到蔡氏混沌电路中,在非线性电路中成功实现混沌现象,证明了它可以等效于一个二端口元件接入其它电路工作,为忆阻器的应用打下了基础.     

基于电流反馈的双通道忆阻器写操作方法

提出了一种基于电流反馈控制的双通道忆阻器写操作方法,利用镜像电流源分别作用于参考通道和忆阻通道,讨论了参考通道对写操作精确度的影响,并与一种经典的电压反馈控制忆阻器写操作方法进行数值分析和电路仿真比较.结果表明:这种方法对忆阻器的写操作将具有更好的准确度和可靠性,证明了这种具有参考通道的忆阻器写操作方法的可行性.     

基于氧化铜纳米线的易失性数字识别忆阻器

为了实现易失性忆阻器在神经形态计算中的应用,制备一种基于银-氧化铜纳米线-铜结构的易失性数字识别忆阻器;采用化学溶液法和磁控溅射技术,分别制备忆阻器的氧化铜纳米线阻变功能层和银顶电极;对该忆阻器的结构、物相及电学性能进行表征、测试。结果表明：该忆阻器具有易失性和突触可塑性,低阻态会在1 000 s内退化到高阻态,阻变行为由金属银原子形成的导电丝的主导作用所致;该忆阻器对手写体数字的识别准确率高达92%,可应用于神经形态计算。     

基于改进忆阻器的混沌电路研究

忆阻器是一种具有记忆和连续输出特点的非线性电阻器,针对窗函数忆阻器模型的不足,提出了一种改进的窗函数,它通过添加一个参数来关联忆阻器的线性与非线性特性。为了对该窗函数进行验证,运用了数值分析与模拟电路分析的方法,仿真得出了忆阻器的伏安特性曲线,结果表明,使用改进窗函数的忆阻器模型更加接近实际物理状态。同时,为了进一步研究该模型的电路特性,将该模型应用于蔡氏混沌电路,通过MATLAB仿真得出其相图,并分析它的李雅普诺夫指数谱,数据表明该电路能产生混沌现象,因此,该忆阻器模型是一个能被应用的非线性模型。     

基于忆阻器的鉴相电路设计与分析

分析忆阻器的基本理论,推导忆阻器阻值与电量、时间的函数关系,使用Simulink建立忆阻器模型,并验证该模型在正弦信号激励下,电流和电压具有滞回特性.设计基于忆阻器的鉴相电路,将相位差测量转化成对脉冲宽度的测量,对方法进行理论分析,并通过仿真实验验证了电路的功能.通过仿真、计算,得到忆阻器在边界非线性效应的影响下,非线性误差为9.82%.     

忆阻混沌系统的同步

忆阻器之所以引起了人们的大量关注,是因为它具有其一些特殊的特点,在普通的混沌系统中代替蔡氏二极管通过用忆阻器,因之得到了一个忆阻混沌系统;研究了忆阻混沌系统的同步,通过用Lyapunov稳定性理论,并设计一个脉冲控制器来实现忆阻混沌系统在不同的条件下的同步,从理论分析上说明了结果的有效性。     

忆阻神经网络图像处理综述

忆阻神经网络能有效改善传统神经网络电路复杂、不易集成以及能耗大等不足。概述了忆阻器与忆阻神经网络,以及目前忆阻神经网络在图像处理方面的应用。基于忆阻特性,实现神经网络突触的动态可变,使忆阻神经网络比传统神经网络在图像处理领域具备更多优势且应用范围更广。同时,展望了忆阻神经网络未来发展前景。     

一种忆阻扫描触发器设计

基于惠普公司的忆阻器模型,提出一种可支持断电模式的选择扫描触发器电路.数据可以从主从触发器中被传输存储到忆阻器中,在触发器被断电期间,忆阻器一直保持该数据.当扫描触发器处于唤醒时刻,忆阻器所保持的数据可以被控制回传到主从触发器中.采用惠普公司提供的忆阻器模拟电路仿真模型进行仿真验证,仿真数据及波形表明,该电路可以满足集成电路的低功耗扫描测试需求.     

氧化钨-氧化锌忆阻器的制备及其神经突触特性

为了实现忆阻器在神经形态计算中的应用,采用射频磁控溅射技术,在氧化铟锡导电玻璃衬底上依次生长氧化钨、氧化锌异质结的阻变层和银顶电极,制备氧化钨-氧化锌忆阻器,对制得忆阻器的结构、化学组成及电学性能进行表征和测试。结果表明：制得的忆阻器具有类似生物的神经突触特性,阻变行为由界面势垒调控机制主导作用;制得的忆阻器交叉阵列用于分类识别的平均正确率达到86.3%,接近中央处理器网络的平均正确率87.4%,可用于神经形态计算。     

电极材料对NbOx Mott忆阻器稳定性的影响

为了改善NbO_xMott忆阻器电学稳定性和一致性，提升NbO_x Mott忆阻器构建人工脉冲神经元的应用潜力，研究制备了通孔型NbO_x Mott忆阻器，并对比研究了Pt、W电极材料对器件稳定性和一致性的影响。研究结果表明，相较于常见报道的Pt电极器件，采用W电极的NbO_x Mott忆阻器表现出了更为优越的稳定性和一致性。此外，利用NbO_x Mott忆阻器搭建了振荡电路，成功实现了人工脉冲神经元的功能。基于W电极NbO_xMott忆阻器的人工脉冲神经元可以稳定振荡时间超过10⁶ s,循环耐久性可达10¹²次以上，其振荡波形的幅度及频率稳定性远好于基于Pt电极的人工脉冲神经元。进一步的XPS结果显示，在基于W电极的NbO_xMott忆阻器中，W和NbO_x界面生成了一层致密的WO_x层，有效地阻挡了氧空位在NbO_x材料中的迁移。相比之下，基...     

忆阻蔡氏对偶混沌电路分析

提出了用分段单调荷控忆阻器代替对偶蔡氏混沌电路中的非线性电阻,构造出基于忆阻器的对偶蔡氏混沌电路。对该忆阻蔡氏对偶混沌电路的理论推导、稳定性、Lyapunov 指数和数值仿真等动力学特性进行了分析。研究结果表明：该系统为双涡卷混沌吸引子,该忆阻蔡氏对偶混沌电路的动力学特征对初值敏感异于普通混沌电路。     

降维的对偶忆阻混沌电路及其FPGA的实现

提出了一个对偶忆阻器混沌电路,对其降维研究的结果表明降维的对偶忆阻混沌电路与对偶蔡氏混沌电路一致.并利用FPGA实现了降维的忆阻混沌电路,说明此忆阻混沌电路可数字化实现.     

一种含有磁控忆阻器的四阶混沌电路的特征分析

该文提出了一种简单的磁控忆阻器模型,并利用它设计了一个混沌电路。通过数值模拟计算得到了一个三维带状混沌吸引子,且此时忆阻器的伏安特性曲线不是传统的"8"字形。通过计算系统的相图、分岔图和Lyapunov指数谱,发现调节电容参数或忆阻器初始状态可以实现电路系统在混沌态和各周期态之间的转变,发现调节磁通能使系统出现二周期到四周期再回到二周期的奇特分岔现象。该研究工作对利用忆阻器设计混沌电路并应用于密码通信具有积极的参考价值。     

基于磁控忆阻器的混沌振荡器研究

本文提出了磁控忆阻器的一种等效电路,该电路和理论上的忆阻器具有相同的电路特性.此外,本文还使用该磁控忆阻器和一个负电导代替蔡氏混沌振荡器中的蔡氏二极管,并产生双涡卷混沌吸引子.仿真和实验验证了该方法的可行性.     

基于三次非线性忆阻器的有源低通滤波器

忆阻器是具有记忆和连续输出特点的非线性电阻器,现已成为电路中的第4种基本元件。以一个三次光滑的非线性忆阻器模型为基础,与常见的有源低通滤波器相结合,利用电路分析的基本理论,分析该电路的频率响应特性,并与有源RC电路进行对比,对含有忆阻器的有源低通滤波电路进行电路仿真,其结果很好地验证了理论分析。