基于局部有源忆阻器的HR耦合神经网络的放电分析及其电路实现

张开发
• 2026/4/14 0:20:42 • 15 分钟阅读

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基于局部有源忆阻器的HR耦合神经网络的放电分析及其电路实现
基于局部有源忆阻器的HR耦合神经网络的放电分析及其电路实现摘要局部有源忆阻器凭借其独特的非线性动力学特性和低功耗优势，在神经形态计算领域展现出巨大潜力。本文将局部有源忆阻器引入Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型，构建了局部有源忆阻突触耦合HR神经网络。首先提出了N型局部有源忆阻器的数学模型，通过直流伏安特性曲线验证其局部有源性；其次建立了局部有源忆阻突触耦合双HR神经网络的动力学方程；通过数值仿真和分岔分析，揭示了耦合强度和忆阻器参数对神经网络放电模式的影响，发现系统能够产生周期尖峰放电、混沌尖峰放电、周期簇发放电及随机簇发放电等多种复杂放电行为；最后设计了局部有源忆阻突触耦合HR神经网络的模拟等效电路，并通过电路仿真验证了数值分析结果的正确性。研究结果为理解忆阻器耦合神经网络的放电动力学机制和硬件实现提供了理论依据和技术支撑。关键词：局部有源忆阻器；Hindmarsh-Rose神经元；耦合神经网络；放电分析；电路实现一、引言1.1 研究背景与意义神经元的电活动源自细胞膜通道中离子流的复杂非线性动力学过程，这一过程直接关系到信息的编码、传递与处理。然而，生物神经系统由数量庞大、连接方式极其复杂的神经元构成，直接研究神经元之间的信息传递和放电模式面临着巨大的技术挑战和高昂的实验成本。因此，构建具有神经元特性的数学模型，通过数值模拟和电路实验来研究神经系统的动力学行为，成为一种重要的研究手段。在众多人工神经元模型中，Hodgkin-Huxley (HH) 模

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