الباحثون تحقيق العصبية متشابك اللدونة ومحاكاة الشبكة العصبية على أساس مغو

الدماغ البشري هو شبكة مترابطة للغاية، موازية على نطاق واسع ومركبة هيكليا من ~ 10 ^ 11 الخلايا العصبية ونقاط الاشتباك 10 ^ 15. في الشبكات العصبية، تعتبر الخلايا العصبية والمحركات الحاسوبية للدماغ، وهو يقبل في إشارات المدخلات الموازية من آلاف المشابك العصبية المتصلة بالتشعبات، والتي هي العمليات البيولوجية التي تنتج تغيرات في الأوزان المشبكية من خلال أنماط محددة من النشاط متشابك، وهي عملية تعرف باسم تعلم الدماغ و ذاكرة المصدر.تحكم اللدونة متشابك وظيفة التعلم، لبناء الشبكة العصبية الاصطناعية، هو تحقيق مستقبل مفتاح الكمبيوتر الدماغ العصبية. في السنوات الأخيرة، مع ظهور الأجهزة الإلكترونية الجديدة وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، واستخدام جهاز الكتروني واحد وقد أدت المحاكاة العصبية متشابك اللدونة وظائف التعلم إلى مجال بحثي جديد الحدود - سينابتيك إلكترونيات.

حاليا، الالكترونيات متشابك يستخدم أساسا جهاز محطة تغيير اثنين من محطة (ميمريستور) وجهاز تغيير المقاومة ثلاثة محطة (حقل تأثير الترانزستور) لمحاكاة وظيفة من المشبك.هذه المقاومة والخلايا العصبية وزن متشابك اتصال شدة اتصال) له تغييرات مماثلة جدا، وقد استخدمت بنجاح لمحاكاة اللدونة متشابك والتعلم وظيفة.في الآونة الأخيرة، معهد الفيزياء والأكاديمية الصينية للعلوم / بكين المركز المكثف الدولة مركز الفيزياء الوطنية من مجموعة مايكرو مايكرو سيستمز البحوث المغناطيسية في اقترح العالم أولا عنصر الدائرة غير متطايرة على أساس تأثير اقتران المغناطيسية الكهربائية (ممترانستور). ويعرف هذا الجهاز من خلال العلاقة غير الخطية بين تهمة والتدفق، ويقترن قيمة الدولة كهربائيا ويمكن قياس ذلك عن طريق قياس المغناطيسية الكهربائية اقتران قيمة الجهد للجهاز.في العمل السابق، وقد أثبتت مجموعة أبحاث صن يانغ بنجاح تخزين الدولتين، تخزين متعدد الأشكال وظائف منطق منطقي في درجة حرارة الغرفة على أساس ميمريستور على التوالي. مقارنة مع الأجهزة مقاوم، جهاز الذاكرة لديه ميزة انخفاض استهلاك الطاقة.

في الآونة الأخيرة، والجبال أستاذ صن يانغ المجموعة باحث مشارك شانغ، دكتوراه شين ترى شين والمتعاونين أكاديمية الصينية للعلوم، فيزياء الباحث شين باو جنرال، الأستاذ في جامعة بكين للمعلمين وانغ Shouguo تقدما جديدا في الذاكرة التطبيق إلى جانب، مذكرا اقتران بنجاح يستخدم في الصراع لمس مجال الالكترونيات. هم ني / PMN-PT لها تأثير اقتران غ جهاز كبير المغناطيسي / ني الذاكرة جانب طريق ضبط نبض الزناد الجهد والتردد النبض لتحقيق التغيرات المستمرة عكسية القيم إلى جانب كهربائيا، محوار محاكاة لمس زيادة الوزن وتقليل السلوك. وقد أظهرت دراسات علم الأعصاب أن متشابك تعلم عشب اتباع القانون، أن أوزان متشابك تختلف تلك الرسوم تبعا تحفيز نشاط الخلايا العصبية قبل وبعد اتصالات متشابك. فإنها تثير نبض الجهد الموجي من خلال تصميم، وفرضه على الطول الموجي نبض اثنين من تحقيق تسلسل نبض يعتمد السلوك اللدونة متشابك من اللدونة (لSTDP) هو. على هذا الأساس، وبناء شبكة العصبية على أساس 4 * 4 يقترن في الذاكرة والتعلم الضجيج العشوائي، والتناظرية صورة ثابتة ودينامية وظيفة التعلم.الدراسة لأول مرة في العالم باستخدام ميمريستور لمحاكاة اللدونة متشابك وظيفة التعلم، وقد ثبت جدوى بناء شبكة عصبية منخفضة الطاقة على أساس جهاز الذاكرة، والذي يوفر نهجا جديدا تماما لتطوير الالكترونيات متشابك والدماغ مثل الحوسبة.

نتائج البحوث ذات الصلة المنشورة في المواد المتقدمة.وقد تم تمويل البحوث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية، وزارة العلوم والتكنولوجيا والأكاديمية الصينية للعلوم.

FIG 1.A، العناصر الأساسية مخطط الرسم البياني، ب، يي decoupler منحنى المميزة؛ ج، الذاكرة العاملة الرسم جانب، د، المغناطيسي اقتران الجهد (VME) والقطب مع الحقل المغناطيسي للأرض يتغير الاتجاه.

FIG 2.A، نقاط الاشتباك العصبي التخطيطي، ب، الإثارة / تثبيط إمكانات بعد المشبكي (EPSP / IPSP) مع التغييرات نبض الزناد في الجهد، ج، 2.5 كيلو فولت / سم نبض الجهد الزناد EPSP / IPSP الزناد نبض مع عدد من الظروف تغيير.

FIG 3.A، ب، ونبض المقابلة توقيت يعتمد الموجي اللدونة الزناد النبض. C، D، نبض توقيت اللدونة تعتمد في شكل مبسط والمقابلة الموجي نبض الزناد.

الشكل 4.A، مخطط الشبكة العصبية؛ ب، الزناد نبض الموجي الرسم البياني، ج، والتعلم الشبكة العصبية قبل وبعد توزيع الوزن متشابك؛ د، دقة التعلم من قيمة التشبع مع عدد من الضوضاء بكسل التغييرات.