[發明專利]智能針刺神經元網絡實驗平臺

有效

• 申請號: 201010160312.0
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101866438A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 王江;張榮華;鄧斌;魏熙樂;車艷秋;李雙雙
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06N3/06
• 分類號: G06N3/06
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

1.一種智能針刺神經元網絡實驗平臺，其特征是：該平臺包括神經元模擬電路(1)、化學突觸模擬電路(2)、網絡連接矩陣電路(3)以及上位機系統(4)；

所述神經元模擬電路(1)包括有多個相同的神經元模擬核心電路(5)，神經元模擬核心電路(5)發生多路與標準的Morris-Lecar神經元動作電位相同的電壓信號，該電壓信號通過導線傳至化學突觸模擬電路(2)，神經元模擬電路(1)的參數由上位機系統(4)以數字信號的形式發送給神經元模擬電路(1)，通過并聯多個神經元模擬電路(1)的方式實現智能針刺神經元網絡實驗平臺模擬的神經元個數的任意擴展；

所述化學突觸模擬電路(2)包括有四倍數相同的化學突觸模擬核心電路(6)，化學突觸模擬核心電路(6)產生多路與標準化學突觸模型相同的突觸電流信號，化學突觸模擬電路(2)的參數由上位機系統(4)通過數字信號的形式發送給化學突觸模擬電路(2)，化學突觸模擬核心電路(6)的輸出電流以神經元模擬電路(1)的神經元膜電壓信號(12)作為輸入，化學突觸模擬電路(2)輸出的化學突觸電流信號(13)通過導線傳至網絡連接矩陣電路(3)，通過并聯多個化學突觸模擬電路(2)的方式并聯多個化學突觸模擬電路(2)的方式實現智能針刺神經元網絡試驗平臺化學突觸個數的任意擴展；

所述網絡連接矩陣電路(3)由光電繼電器陣列(7)和網絡連接矩陣電路的數字系統(10)組成，通過光電繼電器陣列(7)實現四個神經元模擬核心電路(5)中任意兩個之間的有向連接，所述任意兩個神經元模擬核心電路(5)中的一個電路作為突觸前神經元，另一電路作為突觸后神經元，網絡連接矩陣(3)將突觸前神經元的突觸電流作為外加刺激電流，通過導線連接發送給突觸后神經元核心模擬電路，網絡連接矩陣電路(3)實現的神經元網絡的拓撲結構由上位機系統(4)以數字信號的形式發送給網絡連接矩陣電路(3)，網絡連接矩陣電路(3)的規模可通過并聯多個網絡連接矩陣電路(3)的方式任意擴展。

2.根據權利要求1所述的實驗平臺，其特征是：通過神經元模擬電路(1)的數字系統(8)接收來自上位機系統(4)的數字信號，該數字信號用于設置各神經元模型關鍵參數，神經元模擬電路的單片機(14)將收到的參數通過數字/模擬轉換器轉換成模擬電壓的形式發送給各神經元模擬核心電路(5)，各神經元模擬核心電路(5)輸出對應于其輸入參數集的Morris-Lecar模型膜電壓信號(12)。

3.根據權利要求1所述的實驗平臺，其特征是：所述化學突觸模擬電路(2)的數字系統(9)接收來自上位機系統(4)的數字信號，該數字信號用于設置化學突觸連接強度，化學突觸模擬電路(2)的數字系統將接收到的參數轉換成模擬電壓的形式發送給各化學突觸模擬核心電路，各化學突觸模擬核心電路按照接收到的連接強度參數將與其連接的神經元模擬核心電路(5)的膜電壓轉換成相應的突觸電流(13)，并以模擬信號的形式發送給突觸連接矩陣的行輸入接口(28)。

4.根據權利要求1所述的實驗平臺，其特征是：所述神經元模擬核心電路(5)中任意兩個神經元模擬核心電路的有向連接，其中神經元模擬核心電路(5)突觸前神經元通過一個與其連接的化學突觸模擬核心電路(6)將突觸電流發送至網絡連接矩陣電路(3)中的行輸入接口(28)，網絡連接矩陣電路(3)中的列輸出接口(31)連接突觸后神經元模擬核心電路的突觸電流刺激輸入接口(17)。

5.一種智能針刺神經元網絡實驗平臺，其特征是：該平臺包括多個神經元模擬電路(1)、多個化學突觸模擬電路(2)、多個網絡連接矩陣電路(3)以及上位機系統(4)。

6.根據權利要求1所述的實驗平臺，其特征是：所述多個神經元模擬電路(1)同時接入智能針刺神經元網絡實驗平臺的電路，每個神經元模擬電路(1)擁有唯一的編號，上位機系統(4)通過數字總線(11)與多個接入智能針刺神經元網絡實驗平臺的神經元模擬電路(1)通訊。

7.根據權利要求1所述的實驗平臺，其特征是：所述多個化學突觸模擬電路(2)同時接入智能針刺神經元網絡實驗平臺的電路，每個化學突觸模擬電路(2)擁有唯一的編號，智能針刺神經元網絡實驗平臺接入化學突觸模擬電路(2)的數量與其接入神經元模擬電路(1)的數量保持一致，上位機系統(4)通過數字總線(11)與多個接入智能針刺神經元網絡實驗平臺的化學突觸模擬電路(2)通訊。

8.根據權利要求1所述的實驗平臺，其特征是：所述多個網絡連接矩陣電路(3)能夠同時接入智能針刺神經元網絡實驗平臺，每個網絡連接矩陣電路(3)擁有唯一的編號，智能針刺神經元網絡實驗平臺接入網絡連接矩陣電路(3)的數量為其接入神經元模擬電路(1)數量的平方，上位機系統(4)通過數字總線(11)與所接入的網絡連接矩陣電路(3)通訊，多個網絡連接矩陣電路(3)的行輸入接口(28)、行輸出接口(29)，列輸入接口(30)、列輸出接口(31)以首尾相接的形式組成網絡連接矩陣電路(3)的方形陣列，擴展智能針刺神經元網絡實驗平臺的網絡連接規模。