[發(fā)明專利]一種基于憶阻器陣列的方程求解器及其操作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010310144.2
• 申請日: 2020-04-19
• 公開（公告）號: CN111507464B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李祎;李健聰;繆向水
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/04;G06F17/12;G06F17/16
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種基于憶阻器陣列的方程求解器，其特征在于，包括：第一憶阻器陣列、第二憶阻器陣列、比較模塊和電導(dǎo)調(diào)制模塊；

第一憶阻器陣列和第二憶阻器陣列均包括行輸入端、列輸入端、行輸出端和列輸出端；各輸出端處均連接一組串聯(lián)的電流電壓轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；第一憶阻器陣列的輸出端經(jīng)過其電流電壓轉(zhuǎn)換器與第二憶阻器陣列的輸入端相連，第二憶阻器陣列的輸出端經(jīng)過串聯(lián)的電流電壓轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器與比較模塊的輸入端相連；比較模塊的輸出端與電導(dǎo)調(diào)制模塊的輸入端相連；其中，第一憶阻器陣列的行輸出端經(jīng)過其電流電壓轉(zhuǎn)換器與第二憶阻器陣列的列輸入端相連，或者第一憶阻器陣列的列輸出端經(jīng)過其電流電壓轉(zhuǎn)換器與第二憶阻器陣列的行輸入端相連；若第一憶阻器陣列的行輸出端經(jīng)過其電流電壓轉(zhuǎn)換器與第二憶阻器陣列的列輸入端相連，則第一憶阻器陣列的輸入矩陣從其列輸入端輸入，第二憶阻器陣列中與比較模塊連接的輸出端為其行輸出端；否則，第一憶阻器陣列的輸入矩陣從其行輸入端輸入，第二憶阻器陣列與比較模塊連接的輸出端為其列輸出端；

目標(biāo)矩陣以及初始狀態(tài)下第一憶阻器陣列和第二憶阻器陣列中所存儲的矩陣均根據(jù)待求解方程的類型確定，分別記為矩陣T、C和D；第一憶阻器陣列和第二憶阻器陣列的大小均大于或等于待求解方程系數(shù)矩陣的大小；

第一憶阻器陣列用于接收轉(zhuǎn)換為電壓矢量后的矩陣B的輸入，實(shí)現(xiàn)矩陣B與矩陣C的矢量矩陣乘法運(yùn)算，在第一憶阻器陣列的輸出端得到用于表征該運(yùn)算結(jié)果的電流，經(jīng)其對應(yīng)的電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓后，輸出到第二憶阻器陣列；所述矩陣B根據(jù)待求解方程的類型確定；

第二憶阻器陣列用于實(shí)現(xiàn)第一憶阻器陣列所得運(yùn)算結(jié)果與矩陣D的矢量矩陣乘法運(yùn)算，并在第二憶阻器陣列的輸出端得到用于表征該運(yùn)算結(jié)果的電流，經(jīng)其對應(yīng)的電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓后，由其對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字，得到第二憶阻器陣列的運(yùn)算結(jié)果，并輸出到比較模塊中；

比較模塊用于將第二憶阻器陣列的運(yùn)算結(jié)果與目標(biāo)矩陣T進(jìn)行比較，計算誤差值，并輸出到電導(dǎo)調(diào)制模塊中；

電導(dǎo)調(diào)制模塊用于根據(jù)待求解方程的類型確定待更新的憶阻器陣列，根據(jù)誤差值，計算待更新憶阻器陣列中需要調(diào)制的權(quán)值量，并基于所得權(quán)值量，采用電脈沖調(diào)制待更新的憶阻器陣中對應(yīng)憶阻器的電導(dǎo)值，進(jìn)而更新所述待更新的憶阻器陣列中所存儲的矩陣，得到矩陣M；其中，所述待更新的憶阻器陣列為第一憶阻器陣列或第二憶阻器陣列；

所述待更新的憶阻器陣列用于在其輸入端接收轉(zhuǎn)換為電壓矢量后的矢量F的輸入，實(shí)現(xiàn)矩陣M與矢量F的矢量矩陣乘法運(yùn)算，此時，所述待更新的憶阻器陣列中所存儲的矩陣為矩陣M，即為待求解方程系數(shù)矩陣的逆矩陣或廣義逆矩陣，在其輸出端得到用于表征該運(yùn)算結(jié)果的電流，經(jīng)過其對應(yīng)的電流電壓轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，所得的結(jié)果即為待求解方程的解；其中，若所述待更新的憶阻器陣列的輸入端為行輸入端，則其輸出端為列輸出端；否則，其輸出端為行輸出端；矢量F為待求解方程等號右邊的數(shù)所組成的矢量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于憶阻器陣列的方程求解器，其特征在于，所述待求解方程包括：非奇異線性方程組、相容線性方程組、不相容線性方程組和偏微分方程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于憶阻器陣列的方程求解器，其特征在于，所述方程求解器還用于求解矩陣特征向量。