[发明专利]感存算一体智能感知系统

权利要求书

1.一种感存算一体智能感知系统，其特征在于，所述智能感知系统采用脉冲神经网络，所述脉冲神经网络包括：依次连接的忆阻输入神经元、忆阻突触阵列和忆阻输出神经元；

所述忆阻输入神经元包括依次串联连接的传感器单元、脉冲编码神经元和预处理单元，所述传感器单元和所述脉冲编码神经元组成脉冲感觉神经元，所述预处理单元直接连接所述忆阻突触阵列；

所述传感器单元用于感知环境信号并输出相应的电信号至所述脉冲编码神经元，以切换所述脉冲感觉神经元的充放电状态，使得所述脉冲编码神经元输出相应频率的振荡脉冲信号至所述预处理单元；所述预处理单元用于将所述振荡脉冲信号转换成矩形脉冲信号；

所述忆阻突触阵列用于对所述矩形脉冲信号进行存储和矩阵运算，实现存算一体；所述忆阻输出神经元用于对忆阻突触阵列输出的电信号进行识别，以计算所述环境信号。

2.如权利要求1所述的感存算一体智能感知系统，其特征在于，所述传感器单元为电阻式传感器，或者，所述传感器单元包括串联连接的电压式传感器和电阻；

所述脉冲编码神经元包括两条并联支路，一支路为串联连接的电容C₁和电阻R₁，另一支路为阈值转变型忆阻器M₁；

所述传感器单元、所述电容C₁和所述电阻R₁组成充放电回路，利用所述阈值转变型忆阻器M₁的高低阻态变化实现充放电状态切换。

3.如权利要求1所述的感存算一体智能感知系统，其特征在于，所述传感器单元为电阻式传感器；

所述脉冲编码神经元包括并联的电容C₁和阈值转变型忆阻器M₁，所述电阻式传感器和所述电容C₁组成充放电回路，利用所述阈值转变型忆阻器M₁的高低阻态变化实现充放电状态切换；

或者，所述脉冲编码神经元为阈值转变型忆阻器M₁，所述电阻式传感器和所述阈值转变型忆阻器M₁的内置电容组成充放电回路，利用所述阈值转变型忆阻器M₁的高低阻态变化实现充放电状态切换。

4.如权利要求1所述的感存算一体智能感知系统，其特征在于，所述预处理单元包括：比较器、第一分压电阻R₂和第二分压电阻R₃；

所述比较器的正输入端连接所述脉冲编码神经元的脉冲信号采样点，负输入端连接参考电压，输出端依次连接所述第一分压电阻R₂和所述第二分压电阻R₃；所述第二分压电阻R₃的另一端接地；所述第一分压电阻R₂和所述第二分压电阻R₃的连接点为所述预处理单元的输出端。

5.如权利要求1所述的感存算一体智能感知系统，其特征在于，所述脉冲神经网络还包括权重训练模块，采用模式选择开关选择所述脉冲神经网络的当前工作模式；

所述模式选择开关用于将所述权重训练模块接入所述忆阻突触阵列，以令所述脉冲神经网络处于权重训练模式；以及，还用于将所述忆阻输入神经元和所述忆阻输出神经元接入所述忆阻突触阵列，以令所述脉冲神经网络处于识别模式。

6.如权利要求5所述的感存算一体智能感知系统，其特征在于，所述忆阻突触阵列中的忆阻突触为非易失性忆阻器；

当所述非易失性忆阻器的权重低于预设权重范围时，所述权重训练模块向所述非易失性忆阻器的顶电极发送基准电平U，向所述非易失性忆阻器的底电极交替发送0V信号和基准电平U，直至所述非易失性忆阻器的权重位于所述预设权重范围内；

当所述非易失性忆阻器的权重高于所述预设权重范围时，所述权重训练模块向所述非易失性忆阻器的顶电极发送基准电平U，向所述非易失性忆阻器的底电极交替发送2U电平和基准电平U，直至所述非易失性忆阻器的权重位于所述预设权重范围内。