N型局部有源忆阻器的神经形态行为

• 作者: 王世场 卢振洲 梁燕 王光义
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 忆阻器 局部有源 神经形态 Hopf分岔 硬件实现
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 总论|GENERAL
• 页码范围: 52-64
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20212017

摘要

局部有源忆阻器(locally-active memristor,LAM)凭借其高集成度、低功耗和局部有源特性等优点,在神经形态计算领域显示出巨大的潜力.本文提出了一种简单的N型LAM数学模型,通过揭示其非线性动力特性,设计了N型LAM神经元电路.采用Hopf分岔、数值分析等方法定量研究了该电路的动力学行为,成功模拟了多种神经形态行为,包括全或无行为、尖峰、簇发、周期振荡等.并利用该神经元电路结构模拟了生物触觉神经元的频率特性.仿真结果表明:当输入信号幅值低于阈值时,神经元电路输出信号的振荡频率与输入信号强度呈正相关(即兴奋状态),并在阈值处达到最大值.随后,继续增大激励强度,振荡频率则逐渐降低(即保护性抑制状态).最后,设计了N型LAM硬件仿真器,并完成了人工神经元电路的硬件实现,实验结果与仿真结果、理论分析相一致,验证了该N型LAM具备的神经形态行为.