[發明專利]仿生動態神經網絡及其學習方法和應用

在審

• 申請號: 202010637124.6
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN113887712A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 張釧
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/08
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 李彬彬;王鵬

1.仿生動態神經網絡，其特征在于，所述仿生動態神經網絡能夠通過學習形成行為狀態關系網，并能夠在接收到設定的目標任務時，根據當前狀態和形成的所述行為狀態關系網進行狀態轉移和行為活動調控，直接完成所述目標任務。

2.仿生動態神經網絡，其特征在于，所述仿生動態神經網絡包括具有共享的多個狀態神經元的至少一個網絡單元，每個網絡單元均包括一個行為神經元，

其中，各狀態神經元和行為神經元之間能夠通過學習形成行為狀態關系網；

所述狀態神經元通過所述行為狀態關系網調控行為神經元的活動和實現狀態轉移。

3.根據權利要求2所述的仿生動態神經網絡，其特征在于，所述行為狀態關系網包括

形成在各狀態神經元之間的用于描述狀態轉移路徑的側向連接；和

形成在所述側向連接和行為神經元之間的次級連接；

或包括

形成在各狀態神經元之間的用于描述狀態轉移路徑的側向連接；

形成在所述側向連接和行為神經元之間的次級連接；和

形成在狀態神經元與行為神經元之間的連接。

4.根據權利要求2至3任一項所述的仿生動態神經網絡，其特征在于，每個網絡單元均還包括一個獎勵神經元，

所述獎勵神經元根據內部產生的激勵信號或從外部接收到的激勵信號調控其所在網絡單元內的學習的學習過程；

所述行為神經元能夠實現自發興奮，所述學習包括由行為神經元的自發興奮導致的探索性學習；

根據從外部接收到的激勵信號，處于興奮狀態的狀態神經元與獎勵神經元之間能夠產生連接。

5.根據權利要求2至4任一項所述的仿生動態神經網絡，其特征在于，所述仿生動態神經網絡還包括用于設定狀態目標的目標神經元，所述目標神經元能夠通過學習形成與特定的狀態神經元的連接；

所述狀態神經元可承載任務電位，所述目標神經元通過控制與之連接的特定狀態神經元的任務電位設定狀態目標；

其中，所述神經網絡能夠利用所述任務電位和形成的行為狀態關系網進行從當前狀態到狀態目標的路徑搜索；

當所述網絡單元存在兩個以上時，不同的網絡單元中的行為神經元之間存在側向抑制；

所述神經網絡還能夠利用狀態神經元的任務電位在所述行為狀態關系網中形成的跨狀態神經元的任務電流和存在于行為神經元間的側向抑制進行行為選擇；

所述狀態神經元以稀疏編碼的方式保存狀態信息，即在同一時刻只有少數狀態神經元處于激活狀態，其中，少數是指同一時刻被激活的狀態神經元的數量不少于一個且不超過每層結構中的全部狀態神經元數量的一半，所述神經網絡還包括

用于對輸入的信號進行變換處理輸出低維信號至映射神經元的預處理單元；和

對輸入的低維信號進行稀疏編碼的映射神經元，所述映射神經元通過映射輸入激活相應的狀態神經元。

6.仿生動態神經網絡，其特征在于，所述仿生動態神經網絡包括具有共享的多個狀態神經元的至少一個網絡單元，每個網絡單元均包括一個行為神經元和一個獎勵神經元，

其中，各狀態神經元和行為神經元之間能夠通過學習形成行為狀態關系網；

所述獎勵神經元根據內部產生的激勵信號或從外部接收到的激勵信號調控其所在網絡單元內的學習的學習過程；

所述學習方式包括基于行為神經元的自發探索和生成的內部激勵信號進行的學習和基于接收到的外部激勵信號進行的學習。

7.根據權利要求6所述的仿生動態神經網絡，其特征在于，所述仿生動態神經網絡還包括用于設定狀態目標的目標神經元，所述目標神經元能夠通過學習形成與特定的狀態神經元的連接。