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一种离散时间调度的图像自分类脉冲神经网络 被引量：2
1
作者 刘宙思 李尊朝 +1 位作者 张剑 罗丹 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期57-64,共8页
针对现有脉冲神经网络(SNN)图像分类模型中存在的资源占用高和运算较复杂等实际约束问题,为寻求更加轻量高效的机器视觉解决方案,提出了一种新型的基于离散时间调度的SNN图像自分类模型。通过高斯差分归一化和首脉冲时间编码完成了从灰... 针对现有脉冲神经网络(SNN)图像分类模型中存在的资源占用高和运算较复杂等实际约束问题,为寻求更加轻量高效的机器视觉解决方案,提出了一种新型的基于离散时间调度的SNN图像自分类模型。通过高斯差分归一化和首脉冲时间编码完成了从灰度图像到脉冲序列的转换;结合经典的脉冲时间依赖可塑性算法与强化学习的奖惩机制,实现了网络自分类;通过引入竞争性机制和双重约束条件,保证了脉冲传递的稀疏性和学习特征的特异性,有效抑制了过拟合的出现。在Face/Moto数据集上的实验结果表明:相较于传统SNN分类模型,权重更新算法复杂度由O(n^(2))降低为O(1),脉冲编码模式简化了近90%,网络训练参数减少了60%以上;模型开始迭代6次后权重近乎收敛,分类准确率由40%迅速上升至90%,在迭代20次后分类性能趋于稳定,最终准确率达到了93.4%;当训练样本比例减少至原先的40%后,模型的分类准确率仍能稳定保持在80%左右。所提模型可为高效率低功耗的小型智能化硬件终端的边缘计算方案实现提供参考。 展开更多
关键词 脉冲神经网络 机器视觉 脉冲时间依赖可塑性 强化学习 离散时间调度 边缘计算
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θ相移在单次学习过程中促进神经网络对空间位置顺序记忆的研究 被引量：2
2
作者 沈恩华 王如彬 张志康 《动力学与控制学报》 2009年第2期183-187,共5页
θ相移是在大鼠海马中发现的位置细胞放电的特殊模式。随着大鼠在某个位置场中行进,相应位置细胞发放脉冲的相位(相对于局部电位中的θ节律)会逐渐提前。一些学者认为,该现象可以将大鼠在运动中所经过的一系列位置场的顺序编码成时间上... θ相移是在大鼠海马中发现的位置细胞放电的特殊模式。随着大鼠在某个位置场中行进,相应位置细胞发放脉冲的相位(相对于局部电位中的θ节律)会逐渐提前。一些学者认为,该现象可以将大鼠在运动中所经过的一系列位置场的顺序编码成时间上压缩,并且多次重复出现的脉冲模式,因此可以促进大鼠对其在运动中经过的空间位置的顺序的记忆。本文建立了一个模型,对该现象进行了研究。首先,本文建立了能够产生θ相移现象的单个海马神经元模型。这一模型建立在HarrisKD等及MageeJC的电生理实验研究的基础上,根据神经元真实的生理特性来建模。并且以整合与发放的脉冲神经元模型取代H-H模型,大大简化了计算量。而模拟结果又能较好的重现实验中真实神经元的表现。为了研究θ相移对空间位置顺序记忆的作用,在单神经元模型的基础上,又建立了一个基于STDP的学习型神经网络。通过对网络的研究发现,空间位置顺序的信息在模拟中只要输入一次,就可以使该网络对这一顺序形成一定程度的记忆,并且有一定的比率能达到很高的准确率。而如果在单神经元模型中去除θ相移功能,则在单次学习过程中,根本无法形成对空间位置顺序的记忆,代表各个空间位置的神经元几乎同时发放,基本上不能代表顺序信息。 展开更多
关键词 θ相移 脉冲神经元模型 脉冲时间相关的突触可塑性 顺序记忆
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一种反向串联忆阻突触电路的设计及应用 被引量：4
3
作者 杨玖 王丽丹 段书凯 《中国科学：信息科学》 CSCD 北大核心 2016年第3期391-403,共13页
忆阻器的记忆效应类似于生物神经系统中突触的功能,其纳米级尺寸、低功耗和高集成度等特性,使得忆阻突触具有仿生智能的信息处理能力,这对构建神经形态系统具有重要意义.本文在改进忆阻器模型的基础上,设计了一种反向串联忆阻开关型突... 忆阻器的记忆效应类似于生物神经系统中突触的功能,其纳米级尺寸、低功耗和高集成度等特性,使得忆阻突触具有仿生智能的信息处理能力,这对构建神经形态系统具有重要意义.本文在改进忆阻器模型的基础上,设计了一种反向串联忆阻开关型突触电路.当开关断开时,周期方波电压对忆阻值(权值)进行调节,实现权值更新;当开关闭合时,突触电路中的忆阻值被用于连接权值来存储信息.该突触电路具有STDP(spike-time-dependent-lasticity)仿生学习能力和阻值线性连续特性.本文将此突触电路应用于交叉阵列的图像存储中,优化了存储方案,讨论了噪声电压对图像存储的影响,进行了数值分析和仿真比较.实验结果表明:所提出的存储方案比单忆阻器交叉阵列存储方法更具有可靠性和鲁棒性. 展开更多
关键词 脉冲时间依赖可塑性 忆阻器 突触电路 交叉阵列 图像存储
原文传递
基于忆阻器实现多样化STDP学习规则的突触电路设计 被引量：3
4
作者 张鑫 夏天 +3 位作者 叶葱 刘炎欣 刘磊 沈谅平 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期89-98,共10页
忆阻器作为一种具有记忆效应的非线性电路元件,它受到电流刺激后的电导变化与人脑中神经突触的权重变化类似,可用于模拟人脑学习、记忆过程中的突触行为.本文提出了一种基于忆阻器所搭建的突触电路,包含了由运放、逻辑门、模拟开关等器... 忆阻器作为一种具有记忆效应的非线性电路元件,它受到电流刺激后的电导变化与人脑中神经突触的权重变化类似,可用于模拟人脑学习、记忆过程中的突触行为.本文提出了一种基于忆阻器所搭建的突触电路,包含了由运放、逻辑门、模拟开关等器件构成的增强模块和抑制模块,以及由忆阻器和模拟开关构成的忆阻突触模块.通过对增强和抑制模块输入直流脉冲对来模拟生物突触受到前后神经元的刺激.通过调节前后脉冲输入信号的时间差,发现输入信号间隔越短,忆阻器电导幅值变化越大,这与生物突触的STDP (spike-time-dependent-plasticity)学习曲线变化一致;为了实现突触模拟的多样性,本文进一步地构建了忆阻突触模块的四种替换电路,每种替换电路可对应模拟不同的学习规则.由此,完成了生物突触多样化STDP学习规则的模拟,解决了突触电路研究中模拟种类单一、输入条件苛刻等问题,有望运用于未来神经形态芯片的研制中. 展开更多
关键词 忆阻器 突触电路 脉冲时间依赖可塑性 学习规则 神经形态芯片
原文传递
突触长时程可塑性的动力模型
5
作者 宋绍云 杨艳蓉 沐士光 《电脑知识与技术》 2009年第5X期3993-3996,共4页
突触长时程可塑性使突触效能加强(长时程增强,LTP)或突触效能减弱(长时程压抑,LTD)是神经系统中潜在的学习和记忆。兴奋神经元突触的LTP和LTD是由突触前和突触后活动的精确定时所诱导。突触长时程可塑性传递改变涉及许多复杂的过程;例如... 突触长时程可塑性使突触效能加强(长时程增强,LTP)或突触效能减弱(长时程压抑,LTD)是神经系统中潜在的学习和记忆。兴奋神经元突触的LTP和LTD是由突触前和突触后活动的精确定时所诱导。突触长时程可塑性传递改变涉及许多复杂的过程;例如,突触可塑性的两种形式由不同时程的Ca2+进入突触细胞诱导。我们给出了突触可塑性的LTP和LTD合成的过程、动力学模型及突触增强变化的预测模型,当用预测尖峰的不同频率训练和Poisson分布训练时,将产生不同的突触前和突触后的平均电压。 展开更多
关键词 学习 尖峰 时间依赖 可塑性
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