[发明专利]智能针刺神经元网络实验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种针刺神经元网络实验平台，尤其是模型及网络拓扑结构可变的智能针刺神经元网络实验平台。

背景技术

现有的实验平台是以某一种特定的神经元模型为基础，设计出对应的模拟电路；将多个相同的神经元模拟电路通过导线连接形成各种不同拓扑结构的神经元网络。这样的实验平台存在以下不足：

1、实验灵活性差，不易于实验人员操作。现有电子神经元系统都是采用电阻分压的方式修改神经元模型的参数，这种方式不仅影响了参数的准确性，而且使参数设定的过程变得很复杂，需要一定的微电子学基础及相应的设备；而在网络拓扑结构的配置上，都是采用手工配置的方法，将两个需要突触连接的神经元通过导线连接，想要利用这种方法组成复杂的神经元网络几乎是不可能的。

2、系统的可扩展性不佳。现有的类似实验平台，其包含的神经元数量和突触的数量一般是固定不变的，每个研究小组根据自己研究对象的特点设计不同规模的电子神经元网络。这就使此类实验系统的产品化难以实现。

3、缺少智能的模型管理系统。现有的电子神经元网络实验系统，由于系统的很多特性都是通过人工配置的，如神经元模型、突触模型的关键参数以及网络结构，这些特性很难由计算机统一管理，更不能通过软件配置复现实验结果，这为科研人员对数据的后期分析、研究以及多次重复实验的实现，造成了很大的困难。

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种智能针刺神经元网络实验平台，以利于实现模型及网络拓扑结构可变的智能针刺神经元网络实验平台，并且具有智能的模型管理系统，使实验操作人员能灵活地修改神经元参数，根据不同研究对象的特点设计不同规模的神经网络。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种智能针刺神经元网络实验平台，其中：该平台包括神经元模拟电路、化学突触模拟电路、网络连接矩阵电路以及上位机系统；

所述神经元模拟电路包括有多个相同的神经元模拟核心电路，神经元模拟核心电路发生多路与标准的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，神经元模拟电路的参数由上位机系统以数字信号的形式发送给神经元模拟电路，通过并联多个神经元模拟电路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包括有四倍数相同的化学突触模拟核心电路，化学突触模拟核心电路产生多路与标准化学突触模型相同的突触电流信号，化学突触模拟电路的参数由上位机系统通过数字信号的形式发送给化学突触模拟电路，化学突触模拟核心电路的输出电流以神经元模拟电路的神经元膜电压信号作为输入，化学突触模拟电路输出的化学突触电流信号通过导线传至网络连接矩阵电路，通过并联多个化学突触模拟电路的方式并联多个化学突触模拟电路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由光电继电器阵列和网络连接矩阵电路的数字系统组成，通过光电继电器阵列实现四个神经元模拟核心电路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，网络连接矩阵电路实现的神经元网络的拓扑结构由上位机系统以数字信号的形式发送给网络连接矩阵电路，网络连接矩阵电路的规模可通过并联多个网络连接矩阵电路的方式任意扩展。

还提供一种智能针刺神经元网络实验平台，其中：该平台包括多个神经元模拟电路、多个化学突触模拟电路、多个网络连接矩阵电路以及上位机系统。