[发明专利]一种随机神经脉冲发生器

说明书

本发明公开了一种随机神经脉冲发生器，包括方波发生器、忆阻器、第一电阻、电位检测系统和整波电路；忆阻器为莫特绝缘体忆阻器；忆阻器的一端连接方波发生器，另一端连接第一电阻；第一电阻的另一端接地；电位检测系统的一端连接忆阻器和第一电阻，另一端连接整波电路；电位检测系统检测第一电阻上的电势变化，并在检测到第一电阻上的电势变化后产生并发送复位信号脉冲至忆阻器和方波脉冲信号至整波电路；整波电路将电位检测系统送至的方波脉冲信号转换为类神经脉冲信号。本发明产生的类神经脉冲可以用于脉冲神经网络的模拟，在提升其模拟人类大脑准确性的同时，也解决了传统类神经脉冲产生装置的电路复杂性问题，具有电路简单、成本低等特点。

技术领域

本发明属于脉冲神经网络、类脑计算领域，涉及一种随机神经脉冲发生器。

背景技术

自1872年人类首次发现神经元细胞以来，人们通过不断地探索，对单个神经元的工作特点已经有了清晰的认识，但是对于整个神经元网络的具体工作方式仍处于探索当中。人工神经网络是由大量处理单元相互连接而成的非线性、自适应信息处理系统，通过模仿人类大脑的结构与功能，融合生物科学的研究成果，实现对各种信息的处理。传统的人工神经网络已在分类识别、优化计算等多方面取得了成功的应用，但随着研究的不断深入，传统的人工神经网络已不再适应考虑了时间编码的时空信息处理系统，同时这一局限性也促使了第三代人工神经网络——脉冲神经网络的发展，这一神经网络建立在个体动作电位的时间基础之上。

现今也已经研究出了适合于多层次、多空间的脉冲神经网络的通用学习算法，不仅模拟了神经突触的塑造过程，而且还模拟了神经突触的生长与消亡。实际模拟过程中所采用的神经脉冲通常为周期性的尖峰脉冲，或是利用复杂电路实现的类神经元受激脉冲。但是，周期性的尖峰脉冲带来的大误差问题以及实现神经脉冲的电路复杂性问题仍未有效解决。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种随机神经脉冲发生器。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种随机神经脉冲发生器，包括方波发生器、忆阻器、第一电阻、电位检测系统和整波电路；忆阻器为莫特绝缘体忆阻器；忆阻器的一端连接方波发生器，另一端连接第一电阻，第一电阻的另一端接地；电位检测系统的一端连接忆阻器和第一电阻，另一端连接整波电路；

电位检测系统用于检测第一电阻上的电势变化，并在检测到第一电阻上的电势变化后产生并发送复位信号脉冲至忆阻器，产生并发送方波脉冲信号至整波电路；

整波电路用于将电位检测系统送至的方波脉冲信号转换为类神经脉冲信号。

本发明进一步的改进在于：

方波发生器采用555方波振荡器，莫特绝缘体忆阻器的阻变层采用NiO、MnO或CoO材料制作。

电位检测系统包括电位检测模块和单脉冲发生器；电位检测模块一端连接忆阻器和第一电阻，另一端依次连接单脉冲发生器和整波电路；

电位检测模块用于检测第一电阻上的电势变化；

单脉冲发生器用于产生并发送复位信号脉冲至忆阻器，产生并发送方波脉冲信号至整波电路。

电位检测模块为CMOS比较器，CMOS比较器实时检测第一电阻上的电势变化。

单脉冲发生器为CMOS触发器，CMOS触发器用于产生并发送复位信号脉冲至忆阻器，产生并发送方波脉冲信号至整波电路。

整波电路包括电流源、离子栅型场效应晶体管和第二电阻；离子栅型场效应晶体管的漏极连接电流源，栅极连接电位检测系统，源极连接第二电阻，第二电阻的另一端接地。