[发明专利]智能针刺神经元网络实验平台

权利要求书

1.一种智能针刺神经元网络实验平台，其特征是：该平台包括神经元模拟电路(1)、化学突触模拟电路(2)、网络连接矩阵电路(3)以及上位机系统(4)；

所述神经元模拟电路(1)包括有多个相同的神经元模拟核心电路(5)，神经元模拟核心电路(5)发生多路与标准的Morris-Lecar神经元动作电位相同的电压信号，该电压信号通过导线传至化学突触模拟电路(2)，神经元模拟电路(1)的参数由上位机系统(4)以数字信号的形式发送给神经元模拟电路(1)，通过并联多个神经元模拟电路(1)的方式实现智能针刺神经元网络实验平台模拟的神经元个数的任意扩展；

所述化学突触模拟电路(2)包括有四倍数相同的化学突触模拟核心电路(6)，化学突触模拟核心电路(6)产生多路与标准化学突触模型相同的突触电流信号，化学突触模拟电路(2)的参数由上位机系统(4)通过数字信号的形式发送给化学突触模拟电路(2)，化学突触模拟核心电路(6)的输出电流以神经元模拟电路(1)的神经元膜电压信号(12)作为输入，化学突触模拟电路(2)输出的化学突触电流信号(13)通过导线传至网络连接矩阵电路(3)，通过并联多个化学突触模拟电路(2)的方式并联多个化学突触模拟电路(2)的方式实现智能针刺神经元网络试验平台化学突触个数的任意扩展；

所述网络连接矩阵电路(3)由光电继电器阵列(7)和网络连接矩阵电路的数字系统(10)组成，通过光电继电器阵列(7)实现四个神经元模拟核心电路(5)中任意两个之间的有向连接，所述任意两个神经元模拟核心电路(5)中的一个电路作为突触前神经元，另一电路作为突触后神经元，网络连接矩阵(3)将突触前神经元的突触电流作为外加刺激电流，通过导线连接发送给突触后神经元核心模拟电路，网络连接矩阵电路(3)实现的神经元网络的拓扑结构由上位机系统(4)以数字信号的形式发送给网络连接矩阵电路(3)，网络连接矩阵电路(3)的规模可通过并联多个网络连接矩阵电路(3)的方式任意扩展。

2.根据权利要求1所述的实验平台，其特征是：通过神经元模拟电路(1)的数字系统(8)接收来自上位机系统(4)的数字信号，该数字信号用于设置各神经元模型关键参数，神经元模拟电路的单片机(14)将收到的参数通过数字/模拟转换器转换成模拟电压的形式发送给各神经元模拟核心电路(5)，各神经元模拟核心电路(5)输出对应于其输入参数集的Morris-Lecar模型膜电压信号(12)。

3.根据权利要求1所述的实验平台，其特征是：所述化学突触模拟电路(2)的数字系统(9)接收来自上位机系统(4)的数字信号，该数字信号用于设置化学突触连接强度，化学突触模拟电路(2)的数字系统将接收到的参数转换成模拟电压的形式发送给各化学突触模拟核心电路，各化学突触模拟核心电路按照接收到的连接强度参数将与其连接的神经元模拟核心电路(5)的膜电压转换成相应的突触电流(13)，并以模拟信号的形式发送给突触连接矩阵的行输入接口(28)。

4.根据权利要求1所述的实验平台，其特征是：所述神经元模拟核心电路(5)中任意两个神经元模拟核心电路的有向连接，其中神经元模拟核心电路(5)突触前神经元通过一个与其连接的化学突触模拟核心电路(6)将突触电流发送至网络连接矩阵电路(3)中的行输入接口(28)，网络连接矩阵电路(3)中的列输出接口(31)连接突触后神经元模拟核心电路的突触电流刺激输入接口(17)。

5.一种智能针刺神经元网络实验平台，其特征是：该平台包括多个神经元模拟电路(1)、多个化学突触模拟电路(2)、多个网络连接矩阵电路(3)以及上位机系统(4)。

6.根据权利要求1所述的实验平台，其特征是：所述多个神经元模拟电路(1)同时接入智能针刺神经元网络实验平台的电路，每个神经元模拟电路(1)拥有唯一的编号，上位机系统(4)通过数字总线(11)与多个接入智能针刺神经元网络实验平台的神经元模拟电路(1)通讯。

7.根据权利要求1所述的实验平台，其特征是：所述多个化学突触模拟电路(2)同时接入智能针刺神经元网络实验平台的电路，每个化学突触模拟电路(2)拥有唯一的编号，智能针刺神经元网络实验平台接入化学突触模拟电路(2)的数量与其接入神经元模拟电路(1)的数量保持一致，上位机系统(4)通过数字总线(11)与多个接入智能针刺神经元网络实验平台的化学突触模拟电路(2)通讯。

8.根据权利要求1所述的实验平台，其特征是：所述多个网络连接矩阵电路(3)能够同时接入智能针刺神经元网络实验平台，每个网络连接矩阵电路(3)拥有唯一的编号，智能针刺神经元网络实验平台接入网络连接矩阵电路(3)的数量为其接入神经元模拟电路(1)数量的平方，上位机系统(4)通过数字总线(11)与所接入的网络连接矩阵电路(3)通讯，多个网络连接矩阵电路(3)的行输入接口(28)、行输出接口(29)，列输入接口(30)、列输出接口(31)以首尾相接的形式组成网络连接矩阵电路(3)的方形阵列，扩展智能针刺神经元网络实验平台的网络连接规模。