[發明專利]一種自適應脈沖神經網絡結構

在審

• 申請號: 202111371998.2
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN116151333A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 吳益飛;鄭瑞琳;陳慶偉;郭健;李勝;樊衛華;梁皓;成愛萍;趙鵬
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06N3/049
• 分類號: G06N3/049;G06N3/0442;G06N3/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種自適應脈沖神經網絡結構，其特征在于，該結構包括輸入層、激勵層、抑制層和輸出層；

所述輸入層，用于為整個脈沖神經網絡提供脈沖信號；

所述激勵層，用于實現保證記憶信息的同時，降低網絡深度；

所述抑制層，用于抑制激勵層的過激行為；

所述輸出層，用于輸出脈沖序列。

2.根據權利要求1所述的自適應脈沖神經網絡結構，其特征在于，所述激勵層為三層網絡結構，所述激勵層的第一層與輸入層形成全連接結構，激勵層的第三層與輸出層形成全連接結構；

所述抑制層為三層網絡結構，其到激勵層的連接為一對一連接，而抑制層到激勵層的連接為一對多連接；具體地，所述抑制層的輸入端與激勵層的每層脈沖神經元一對一連接，輸出端與對應激勵層的其他神經元進行全連接，形成環形連接；當抑制層的脈沖神經元發放脈沖，就會抑制對應激勵層的其他脈沖神經元發放脈沖。

3.根據權利要求1或2所述的自適應脈沖神經網絡結構，其特征在于，所述輸入層中脈沖神經元的數量與輸入數據像素點數量相同。

4.根據權利要求3所述的自適應脈沖神經網絡結構，其特征在于，所述激勵層和抑制層、輸出層的脈沖神經元數量由輸入層中脈沖神經元的數量和所設定的層之間的縮放倍數確定。

5.根據權利要求4所述的自適應脈沖神經網絡結構，其特征在于，該網絡結構在初始狀態時，激勵層的三層網絡間沒有連接，在進行仿真時，經過輸入信號和連接算法的作用，會采用逐層遞推的方式自適應形成部分連接，該部分連接保證總的連接數量超過全連接數量的一半。

6.根據權利要求5所述的自適應脈沖神經網絡結構，其特征在于，所述部分連接的確定方式為：

根據脈沖神經元脈沖發放情況，確定激勵層每層脈沖神經元與后一層脈沖神經元的連接結構，具體包括：

將脈沖神經元發放脈沖的時間映射為一個權值：

式中，λ為映射的權值，λ_max為權值最大值，t為脈沖發放的時間，T_max為脈沖發放的最長時間；

激勵層中當前層的脈沖神經元與下一層脈沖神經元的連接表示為：

其中，

式中，p_ki表示當前層第k個神經元與下一層第i個神經元相互連接的概率，s表示當前層神經元發放脈沖的總數，n為當前層神經元的數量，α為調節參數，p_th為連接概率閾值，∑λ為發放時間對應的權值總和，λ_th為時間權重的閾值。