负阻态忆阻Hopfield神经网络动力学

刘益安, 马瑞辰, 李国, 于奇, 刘洋, 胡绍刚

电子科技大学学报 ›› 2023, Vol. 52 ›› Issue (01) : 38-43.

负阻态忆阻Hopfield神经网络动力学

  • 刘益安, 马瑞辰, 李国, 于奇, 刘洋, 胡绍刚
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摘要

人类大脑是一个高度复杂且规模庞大的非线性动力学系统,其动力学行为与人类智能活动密切相关。基于忆阻器的人工神经网络不仅可以很好地模拟人脑工作机制,而且其非线性特性可以为神经网络带来更为丰富的动力学行为。为了进一步发挥神经网络的优势,引入一种新的具有负阻态功能的忆阻器模型,该模型打破了原有忆阻器的阻态极性限制,为忆阻器扮演神经网络突触仿生器件提供了更加丰富的变化性能。在对忆阻器模型分析的基础上,提出了一种新的忆阻Hopfield神经网络(HNN),进一步加强了HNN的负反馈功能,使之表现出更加丰富和复杂的动力学行为。实验结果表明,新忆阻HNN拥有较为丰富的动力学行为,具有一定的混沌特性。在不同的忆阻器参数以及权值矩阵取值条件下,观察系统的相位轨迹图、Lyapunov指数的变化情况,并与同类型网络进行对比,进一步证明提出的神经网络的有效性,同时复杂的动力学特性也为在数据处理、图像加密等方面的应用提供了研究支撑。

关键词

动力学 / Hopfield神经网络 / 忆阻器 / 负阻态

中图分类号

TP183 / TN60

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刘益安, 马瑞辰, 李国, 于奇, 刘洋, 胡绍刚. 负阻态忆阻Hopfield神经网络动力学. 电子科技大学学报. 2023, 52(01): 38-43

基金

国家自然科学基金(92064004); 重庆市技术创新与应用发展重点项目(cstc2021jscx-gksb0114)

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