【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有近端忆阻电磁辐射和y型结构的混沌神经网络电路，属忆阻神经网络。
技术介绍
1、近几十年来，神经动力学在模式识别、自动控制、信号处理、医学、人工智能、交通运输、经济等领域取得了巨大的成功。迄今为止，已有上百种人工神经元和神经网络模型被开发和利用，极大地推动了神经动力学的快速发展。其中，hopfield提出了一种以与大脑非常相似的方式存储的神经网络，即著名的hopfield神经网络。它由大量非线性处理单元组成，具有丰富的动力学行为，能够反映人脑的许多基本特征。
2、随着对忆阻器的深入研究，人们发现其可以用来模拟神经元之间的突触权重，在构建人工神经网络方面具有独特的优势，并因此被广泛应用于构建忆阻hopfield神经网络。而神经网络总是暴露在复杂的电磁环境中，却很少有的研究，利用忆阻器模拟神经网络中的近端和远端电磁感应现象能够更好地还原人脑中的真实环境，对于进一步研究人脑运行机制和开发类脑芯片至关重要。因此，实现一种具有近端忆阻电磁辐射的混沌神经网络电路具有重要的研究意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是，为了解决电磁辐射对混沌神经网络的影响，为了利用忆阻器模拟神经网络中的近端和远端电磁感应现象能够更好地还原人脑中的真实环境，提出一种具有近端忆阻电磁辐射和y型结构的混沌神经网络电路。
2、本专利技术实现的技术方案如下，具有近端忆阻电磁辐射和y型结构的混沌神经网络电路，所述电路包括用以产生膜电位信号和混沌信号的y型结构的混沌神经网络电路、
3、所述y型结构的混沌神经网络电路包括神经元n1电路、神经元n2电路、神经元n3电路和神经元n4电路。
4、在y型结构的混沌神经网络结构中，神经元n1对神经元n2和神经元n3有输出并有自突触；神经元n2对神经元n1、神经元n3和神经元n4有输出并无自突触；神经元n3对神经元n1和神经元n2有输出并有自突触；神经元n4对神经元n2并有自突触；近端忆阻电磁辐射在神经元n4和神经元n2中存在。
5、所述混沌神经网络电路特性方程为：
6、
7、式中，其中x1、x2、x3、x4为神经元的膜电位，x5为忆阻器的内部状态变量；所述混沌神经网络电路特性方程转化为振荡电路方程如下式：
8、
9、式中，其中ra、rb、rk、r1、r2、…、r11为电阻；c为电容；g为乘法器放大倍数；v1为运算放大器u1的输出电压；v2为运算放大器u3的输出电压；v3为运算放大器u5的输出电压；v4为运算放大器u7的输出电压；v5为运算放大器u9的输出电压。
10、所述神经元n1电路包括运算放大器u1、运算放大器u2；电阻r、电阻r1、电阻r2、电阻r3；激活函数电路t1；电容c；所述输入端-va、vb、-vc、分别串联电阻r1、r2、r3后并联接入运算放大器u1的反相输入端，电阻r并联电容c跨接在运算放大器u1的反相输入端和输出端，运算放大器u1输出的输出电压为v1，与激活函数电路t1输入端连接，激活函数电路t1输出端电压为va，电阻r一端与激活函数电路t1输出端连接，另一端与运算放大器u2的反相输入端连接，又一电阻r跨接在运算放大器u2的反相输入端和输出端，运算放大器u2输出电压为-va；运算放大器u1、u2的同相输入端均接地。
11、所述神经元n2电路包括运算放大器u3、运算放大器u4；电阻r、电阻r4、电阻r5、电阻r6；忆阻电路m1；激活函数电路t2；电容c；所述输入端-va、-vc、-vd、-vδ分别串联电阻r4、r5、r6和忆阻电路m1后并联接入运算放大器u3的反相输入端，电阻r并联电容c跨接在运算放大器u3的反相输入端和输出端，运算放大器u3输出的输出电压为v2，与激活函数电路t2输入端连接，激活函数电路t2输出端电压为vb，电阻r一端与激活函数电路t2输出端连接，另一端与运算放大器u4的反相输入端连接，又一电阻r跨接在运算放大器u4的反相输入端和输出端，运算放大器u4输出电压为-vb；运算放大器u3、u4的同相输入端均接地。
12、所述神经元n3电路包括运算放大器u5、运算放大器u6；电阻r、电阻r7、电阻r8、电阻r9；激活函数电路t3；电容c；所述输入端va、-vb、vc分别串联电阻r7、r8、r9后并联接入运算放大器u5的反相输入端，电阻r并联电容c跨接在运算放大器u5的反相输入端和输出端，运算放大器u5输出的输出电压为v3，与激活函数电路t3输入端连接，激活函数电路t3输出端电压为vc，电阻r一端与激活函数电路t3输出端连接，另一端与运算放大器u6的反相输入端连接，又一电阻r跨接在运算放大器u6的反相输入端和输出端，运算放大器u6输出电压为-vc；运算放大器u5、u6的同相输入端均接地。
13、所述神经元n4电路包括运算放大器u7、运算放大器u8；电阻r、电阻r10、电阻r11；忆阻电路m2；激活函数电路t4；电容c；所述输入端-va、vb、vδ分别串联电阻r10、r11和忆阻电路m2后并联接入运算放大器u7的反相输入端，电阻r并联电容c跨接在运算放大器u7的反相输入端和输出端，运算放大器u7输出的输出电压为v4，与激活函数电路t4输入端连接，激活函数电路t4输出端电压为vd，电阻r一端与激活函数电路t4输出端连接，另一端与运算放大器u8的反相输入端连接，又一电阻r跨接在运算放大器u8的反相输入端和输出端，运算放大器u8输出电压为-vd；运算放大器u7、u8的同相输入端均接地。
14、所述激活函数电路tn包括：运算放大器ua和运算放大器ub；二极管d1和二极管d2；电阻ra、电阻rb、电阻rc、电阻rd；所述输入端vin串联电阻ra接入运算放大器ua的反相输入端，同相输入端接地，二极管d1正极与二极管d2负极连接，二极管d2正极与二极管d1连接，在并联电阻rb后跨接在运算放大器ua的反相输入端和输出端，运算放大器ua输出端串联电阻rb接入运算放大器ub的反相输入端，同相输入端接地，电阻rd跨接在运算放大器ub的反相输入端和输出端，运算放大器u8输出电压为vout。
15、所述忆阻电路包括运算放大器u9、运算放大器u10；电阻r、电阻ra、电阻rb、电阻rk；模拟乘法器m；激活函数电路t5；电容c；所述输入端v串联电阻r接入运算放大器u9的反相输入端，同相输入端接地，电阻r并联电容c跨接在运算放大器u9的反相输入端和输出端，运算放大器u9输出的输出电压为v5，与激活函数电路t5输入端连接，运算放大器u10同相输入端并联电阻r和电阻rb，电阻r另一端接地，电阻rb接入模拟乘法器m的输入端后再与输入端v连接，模拟乘法器m的另一输入端与激活函数电路t5输出端连接，电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有近端忆阻电磁辐射和Y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述电路包括用以产生膜电位信号和混沌信号的Y型结构的混沌神经网络电路、用于产生膜电位差值信号的近端电磁辐射电路和用于代替忆阻器的忆阻电路；
2.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和Y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述混沌神经网络电路特性方程为：
3.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和Y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述神经元N1电路包括运算放大器U1、运算放大器U2、电阻R、电阻R1、电阻R2、电阻R3、激活函数电路T1和电容C；所述输入端-va、vb、-vc、分别串联电阻R1、R2、R3后并联接入运算放大器U1的反相输入端；电阻R并联电容C跨接在运算放大器U1的反相输入端和输出端；运算放大器U1输出的输出电压为v1，与激活函数电路T1输入端连接；激活函数电路T1输出端电压为va，电阻R一端与激活函数电路T1输出端连接，另一端与运算放大器U2的反相输入端连接；又一电阻R跨接在运算放大器U2的反相输入端和输出端，运算放大器U2输出电压为-va；运算放大
4.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和Y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述神经元N2电路包括运算放大器U3、运算放大器U4、电阻R、电阻R4、电阻R5、电阻R6、忆阻电路M1、激活函数电路T2和电容C；所述输入端-va、-vc、-vd、-vΔ分别串联电阻R4、R5、R6和忆阻电路M1后并联接入运算放大器U3的反相输入端；电阻R并联电容C跨接在运算放大器U3的反相输入端和输出端；运算放大器U3输出的输出电压为v2，与激活函数电路T2输入端连接，激活函数电路T2输出端电压为vb；电阻R一端与激活函数电路T2输出端连接，另一端与运算放大器U4的反相输入端连接；又一电阻R跨接在运算放大器U4的反相输入端和输出端；运算放大器U4输出电压为-vb；运算放大器U3、U4的同相输入端均接地。
5.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和Y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述神经元N3电路包括运算放大器U5、运算放大器U6、电阻R、电阻R7、电阻R8、电阻R9、激活函数电路T3和电容C；所述输入端va、-vb、vc分别串联电阻R7、R8、R9后并联接入运算放大器U5的反相输入端；电阻R并联电容C跨接在运算放大器U5的反相输入端和输出端；运算放大器U5输出的输出电压为v3，与激活函数电路T3输入端连接；激活函数电路T3输出端电压为vc，电阻R一端与激活函数电路T3输出端连接，另一端与运算放大器U6的反相输入端连接；又一电阻R跨接在运算放大器U6的反相输入端和输出端，运算放大器U6输出电压为-vc；运算放大器U5、U6的同相输入端均接地。
6.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和Y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述神经元N4电路包括运算放大器U7、运算放大器U8、电阻R、电阻R10、电阻R11、忆阻电路M2、激活函数电路T4和电容C；所述输入端-va、vb、vΔ分别串联电阻R10、R11和忆阻电路M2后并联接入运算放大器U7的反相输入端；电阻R并联电容C跨接在运算放大器U7的反相输入端和输出端；运算放大器U7输出的输出电压为v4，与激活函数电路T4输入端连接；激活函数电路T4输出端电压为vd，电阻R一端与激活函数电路T4输出端连接，另一端与运算放大器U8的反相输入端连接；又一电阻R跨接在运算放大器U8的反相输入端和输出端，运算放大器U8输出电压为-vd；运算放大器U7、U8的同相输入端均接地。
7.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和Y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述忆阻电路包括运算放大器U9、运算放大器U10、电阻R、电阻Ra、电阻Rb、电阻Rk、模拟乘法器M、激活函数电路T5和电容C；所述输入端v串联电阻R接入运算放大器U9的反相输入端，同相输入端接地；电阻R并联电容C跨接在运算放大器U9的反相输入端和输出端；运算放大器U9输出的输出电压为v5，与激活函数电路T5输入端连接；运算放大器U10同相输入端并联电阻R和电阻Rb，电阻R另一端接地，电阻Rb另一端接入模拟乘法器M的输入端后再与输入端v连接，模拟乘法器M的另一输入端与激活函数电路T5输出端连接；电阻Ra一端与模拟乘法器M的输出端连接，另一端与运算放大器U10的反相输入端连接；电阻R跨接在运算放大器U10的反相输入端和输出端，输出端与电阻Rk串联，最后输出电流为Ik。
8.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和Y型结构的混沌神经网络电路，其特...
【技术特征摘要】
1.一种具有近端忆阻电磁辐射和y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述电路包括用以产生膜电位信号和混沌信号的y型结构的混沌神经网络电路、用于产生膜电位差值信号的近端电磁辐射电路和用于代替忆阻器的忆阻电路；
2.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述混沌神经网络电路特性方程为：
3.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述神经元n1电路包括运算放大器u1、运算放大器u2、电阻r、电阻r1、电阻r2、电阻r3、激活函数电路t1和电容c；所述输入端-va、vb、-vc、分别串联电阻r1、r2、r3后并联接入运算放大器u1的反相输入端；电阻r并联电容c跨接在运算放大器u1的反相输入端和输出端；运算放大器u1输出的输出电压为v1，与激活函数电路t1输入端连接；激活函数电路t1输出端电压为va，电阻r一端与激活函数电路t1输出端连接，另一端与运算放大器u2的反相输入端连接；又一电阻r跨接在运算放大器u2的反相输入端和输出端，运算放大器u2输出电压为-va；运算放大器u1、u2的同相输入端均接地。
4.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述神经元n2电路包括运算放大器u3、运算放大器u4、电阻r、电阻r4、电阻r5、电阻r6、忆阻电路m1、激活函数电路t2和电容c；所述输入端-va、-vc、-vd、-vδ分别串联电阻r4、r5、r6和忆阻电路m1后并联接入运算放大器u3的反相输入端；电阻r并联电容c跨接在运算放大器u3的反相输入端和输出端；运算放大器u3输出的输出电压为v2，与激活函数电路t2输入端连接，激活函数电路t2输出端电压为vb；电阻r一端与激活函数电路t2输出端连接，另一端与运算放大器u4的反相输入端连接；又一电阻r跨接在运算放大器u4的反相输入端和输出端；运算放大器u4输出电压为-vb；运算放大器u3、u4的同相输入端均接地。
5.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述神经元n3电路包括运算放大器u5、运算放大器u6、电阻r、电阻r7、电阻r8、电阻r9、激活函数电路t3和电容c；所述输入端va、-vb、vc分别串联电阻r7、r8、r9后并联接入运算放大器u5的反相输入端；电阻r并联电容c跨接在运算放大器u5的反相输入端和输出端；运算放大器u5输出的输出电压为v3，与激活函数电路t3输入端连接；激活函数电路t3输出端电压为vc，电阻r一端与激活函数电路t3输出端连接，另一端与运算放大器u6的反相输入端连接；又一电阻r跨接在运算放大器u6的反相输入端和输出端，运算放大器u6输出电压为-vc；运算放大器u5、u6的同相输入端均接地。
6.根据权利要求1所述的一种具有近端忆阻电磁辐射和y型结构的混沌神经网络电路，其特征在于，所述神经元n4电路包...
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