[發明專利]一種基于憶阻器陣列的WTA神經網絡及其應用

有效

• 申請號: 201510536723.8
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN105160401B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 于永斌;劉興文;胡青青;門樂飛;楊辰宇;李成;鄧建華;張容權;蔡竟業
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 張楊

1.一種基于憶阻器陣列的WTA神經網絡，最少具有兩個神經元，其特征在于：每個神經元都是由憶阻器、MOS管、電容器、電阻器和直流電源構成的；對于具有N個神經元的網絡，每個神經元由N-1個憶阻器、N-1個MOS管、N-1個直流電源、一個電阻以及一個電容組成，其中N≥2且每個憶阻器的一端接地，另外一端分別與其它N-1個神經元的輸入相連，每個MOS管的源極連接到輸入端，柵極分別連接到其它N-1個神經元的輸入端，漏極分別與N-1直流電源串聯后接地，電阻與電容并聯，一端連接到輸入端，另外一端接地；該神經網絡的輸入是電流，輸出是電壓。

2.如權利要求1所述基于憶阻器陣列的WTA神經網絡，其特征在于：所述憶阻器是一種分段線性的憶阻器，其特性函數為

其憶導為

其中q為電荷量，c>0，d>0；

根據MOS管的特性，得到其抑制函數

其中K、V_T由MOS管的物理特性決定；

抑制函數h_i(v_i,v_j)代表第j個神經元對第i個神經元的抑制作用，v_i、v_j分別是第i個神經元與第個j神經元的輸出；將抑制函數與憶阻器模型結合起來，就得到基于憶阻器陣列的WTA神經網絡的動力學方程

其中C為電容，G為電導，為第i個神經元所對應的憶阻器的磁通量，N為神經元個數，為憶阻器的憶導，表達式為其中c>0，d>0，h(x,y)為抑制函數，表達式為

其中K、V_T由MOS管的物理特性決定；C為電容；G為電導；為第i個神經元所對應的憶阻器的磁通量；N為神經元個數。

3.如權利要求1所述基于憶阻器陣列的WTA神經網絡的應用，其特征在于：

該應用由三大部分構成：第一部分為一個BP神經網絡，由輸入層、隱含層和輸出層構成；第二部分為一個起隔離驅動作用的轉換器；第三部分為權利要求1所述基于憶阻器陣列的WTA神經網絡；

第一部分的BP神經網絡的輸入為特征，其輸出經過第二部分的轉換器的轉換后，再作為第三部分的輸入；第三部分的輸出中，輸出大于0的神經元所對應的種類，即分類的結果。

4.如權利要求3所述基于憶阻器陣列的WTA神經網絡的應用，其特征在于：

所述BP神經網絡的激勵函數為訓練算法為Levenberg-Marquardt BP算法，表達式為x(k+1)＝x(k)-[J^TJ+μI]^-1J^Te；

其中x為權值，J為雅可比矩陣，e為誤差，e_p＝d_p-x_out,q，d_p為期望輸出，x_out,q為第q個訓練模式的實際網絡輸出，μ＝0.001。

5.如權利要求3所述基于憶阻器陣列的WTA神經網絡的應用，其特征在于：該應用適用于皮膚病分類識別。