[發明專利]一種反饋型人工神經網絡訓練方法及計算系統

有效

• 申請號: 201310358885.8
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103455843A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 陳進才;張涵;周西;周功業;盧萍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06N3/02
• 分類號: G06N3/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種反饋型人工神經網絡訓練方法，其特征在于，在人工神經網絡反饋訓練階段，根據上節點的前饋信號和下節點的反饋信號調整連接該兩節點的神經突觸權重，具體步驟如下：

（1）人工神經網絡各節點接收輸入信號；

（2）人工神經網絡各節點根據激勵函數對輸入信號進行計算；

（3）人工神經網絡各節點將激勵函數計算結果與節點興奮閾值比較，當計算結果高于或等于節點興奮閾值時，表明該節點產生神經興奮，則節點輸出興奮前饋信號和興奮反饋信號，反之，表明該節點處于靜息狀態，則節點輸出靜息前饋信號和靜息反饋信號；

（4）神經突觸接收其上節點的前饋信號和其下節點的反饋信號；

（5）當神經突觸同時接收到來自上節點的興奮前饋信號和來自下節點的興奮反饋信號，表明該上節點與下節點關系緊密，則將突觸權重調整到最大值，當神經突觸同時接收到來自上節點的靜息前饋信號和來自下節點的興奮反饋信號，表明該上節點與下節點關系松散，則將突觸權重調整到最小值。

2.一種反饋型人工神經網絡,包括至少兩層節點，上一層節點的輸出端與下一層節點的輸入端通過神經突觸相連；前饋階段，所述反饋型人工神經網絡輸出計算結果，反饋階段，所述反饋型人工神經網絡調整神經突觸權重，其特征在于，所述人工神經網絡的各節點包括：計算模塊、前饋模塊和反饋模塊，其中：

計算模塊，其輸入端連接本節點輸入端，輸出端連接前饋模塊輸入端和反饋模塊輸入端，用于接收節點輸入信號，根據激勵函數對輸入信號進行計算，并將計算結果與節點閾值電壓比較，當計算結果高于或等于閾值電壓時，則輸出一個表明節點興奮的激勵脈沖信號，否則輸出表明節點靜息的零電壓；

前饋模塊，其輸入端連接計算模塊輸出端，輸出端連接本節點輸出端，受全局時鐘信號控制，在全局時鐘信號表明處于前饋階段時，用于將計算模塊輸出信號輸出到本節點輸出端，在全局時鐘信號表明處于反饋階段時，若接收到計算模塊激勵脈沖信號，則產生前饋脈沖信號并輸出到本節點輸出端，否則輸出零電壓到本節點輸出端；

反饋模塊，其輸入端連接計算模塊輸出端，輸出端連接本節點輸入端，受全局時鐘信號控制，在全局時鐘信號表明處于前饋階段時，用于輸出零電壓到本節點輸入端，在全局時鐘信號表明處于反饋階段，若接收到計算模塊激勵脈沖時，則產生反饋脈沖信號并輸出到本節點輸入端，否則輸出零電壓到本節點輸入端；

神經突觸,其兩端分別連接上節點輸出端和下節點輸入端，在前饋階段，神經突觸用于以當前權重將上節點輸出端的信號傳送給下節點輸入端；在反饋階段，神經突觸用于根據上節點輸出端前饋信號和下節點輸入端反饋信號自動調整突觸權重，其過程為：當上節點輸出端信號為前饋脈沖且下節點輸入端信號為反饋脈沖時，將突觸權重調整到最大值，當上節點輸出端信號為零電壓而下節點輸入端信號為反饋脈沖信號時，將突觸權重調整到最小值。

3.如權利要求2所述的反饋型人工神經網絡,其特征在于，所述神經突觸采用憶阻器，憶阻器的正向端與上節點輸出端相連，憶阻器的反向端與下節點輸入端相連。

4.如權利要求2所述的反饋型人工神經網絡，其特征在于，所述全局時鐘信號以輸入脈沖周期為幀，一幀分為兩個時隙，第一個時隙為前饋時隙，其對應所述反饋型人工神經網絡的前饋階段，第二個時隙為反饋時隙，其對應所述反饋型人工神經網絡的反饋階段。

5.如權利要求2所述的反饋型人工神經網絡，其特征在于，所述節點閾值電壓低于神經突觸憶阻器正向閾值電壓。

6.如權利要求5所述的反饋型人工神經網絡，其特征在于，所述節點閾值電壓為神經突觸憶阻器正向閾值電壓的2/3。

7.如權利要求2或3或4或5或6所述的反饋型人工神經網絡，其特征在于，所述節點輸入信號為零電壓或一個脈沖信號，零電壓代表數據“0”，脈沖信號代表數據“1”，代表數據“1”的脈沖信號為一個正向脈沖，其脈沖寬度為一個單位寬度，脈沖幅值高于節點閾值電壓低于神經突觸憶阻器正向閾值電壓。

8.如權利要求2或3或4或5或6所述的反饋型人工神經網絡，其特征在于，所述節點前饋模塊在反饋階段產生的前饋脈沖信號為一個正向脈沖，其脈沖寬度為兩個單位寬度，脈沖幅值在神經突觸憶阻器正向閾值電壓的一半到正向閾值電壓之間。

9.如權利要求2或3或4或5或6所述的反饋型人工神經網絡，其特征在于，所述節點反饋模塊反饋階段產生的反饋脈沖信號，由兩個連續的脈沖信號組成，第一個脈沖信號為負向脈沖，其脈沖寬度為一個單位寬度，脈沖幅值在神經突觸憶阻器負向閾值電壓的一半到負向閾值電壓之間，第二個脈沖信號為正向脈沖，其脈沖寬度為一個單位寬度，脈沖幅值在神經突觸憶阻器正向閾值電壓到正向閾值電壓1.5倍之間。