[发明专利]一种由类脑器件忆阻器搭建的神经元及神经元电路

说明书

本发明针对忆阻器作为处理器电子元器件的的特殊要求，提出一种由类脑器件忆阻器搭建的神经元及神经元电路，能够实现类似人类神经元细胞的信号存储和处理，并且其单个神经元细胞上面可扩充性地连接成百上千个忆阻器，这为忆阻器的大规模的使用提供了十分可行的电路设计方式。结合其他类的电子器件诸如CMOS管、Selector、纳米导线、以及脉冲设计方面的知识，在本发明中创造性地解决了忆阻器作为处理器核心器件所设计的神经元细胞在生物学方面所面临的多突触连接、正向刺激、反向刺激、细胞核存储、突触前端、突出后端等生物学方面的设计问题，实现（正向和反向）信号在神经元之内的处理和神经元之间的传递，并搭建了相应的神经元细胞和神经元网络电路。

技术领域

本发明涉及神经网络技术领域，具体涉及一种由类脑器件忆阻器搭建的神经元及神经元电路。

背景技术

现有的采用忆阻器搭建的神经元网络电路，其构架形式上虽然采用了忆阻，但是其在忆阻器的数量规模使用上都仍然有限制。

在现实中任免不了对传统运算放大器将和其他晶体管器件的严重依赖。不仅在使用条件上限制增加，而且在实际应用方面很受限制。

在处理信号方面，目前其他使用忆阻器搭建的神经元网络电路处理的信号特定，不能够处理神经网络中复杂的运算问题。

发明内容

本发明针对忆阻器作为处理器电子元器件的的特殊要求，提出一种由类脑器件忆阻器搭建的神经元及神经元电路。

一种由类脑器件忆阻器搭建的神经元及神经元电路；

所述神经元包括突触和胞核；

所述神经元突触前端，采用半导体材料selector和多组态器件忆阻器件、和低阻纳米导线搭建而成；

所述神经突出后端，采用CMOS器件N型号和CMOS器件P型号、脉冲输入端点，和多引线的二端元器件忆阻器搭建而成；

所述胞核部分，包括CMOS器件N型号和CMOS器件P型号、多个脉冲输入端点、多组态器件忆阻器件Mem+和Mem-、和低阻纳米导线以及忆阻器临界电源+VDD/2和-VDD/2；

所述神经元及神经元电路的搭建与工作方式为：

L1，按照生物神经元的原理，搭建由忆阻器组成的神经元首层，所述神经元首层包括作为神经突触的忆阻器Mem+、忆阻器Mem-和selector端、以及纳米导线；

L2，神经突触后端，接收来自正向和反向两种信号脉冲，搭建正向脉冲和反向脉冲接收线，并形成相应的正向脉冲层和反向脉冲层；

L3，所述接收脉冲信号通过X1、X.1表示，其中X1是来自上一个神经元的正向脉冲信号，X.1是来自上一个神经元的反向脉冲信号，同理X2、X.2；X3、X.3；.......Xn、X.n分别可看做第n个神经元正向脉冲信号和反向脉冲信号；

L4，当正向脉冲(1)来的时候，分别将正向信号X1、X2、...、Xn的信号值分别输入到多组态忆阻器Mem+、Mem-中；当反向脉冲(.1)来的时候，负向信号X.1、X.2、...、X.n的信号值分别输入到多组态忆阻器Mem+、Mem-中；

L5，所述多组态忆阻器Mem+和Mem-充当了胞核中的存储部分，记录了正反向输入信号的脉冲对忆阻器造成的影响δM+和δM-，等待到该层神经元网络脉冲信号(2)\(3)和下一层神经元中的脉冲(1)共同来开启；

L6，其中神经元网络脉冲信号(2)\(3)的正负原理是通过输入信号的正负和下一层中神经元网络中的权值正负共同来决定的；

L7，当下一层神经元权值脉冲来的时候，神经元的输出电路发生转换，将对应的正负信号脉冲发出到下一个神经元中；