基于神经元晶体管和忆阻器的 Hopfield 神经网络及其在联想记忆中的应用

随着人工智能的高速发展,越来越多的神经元模型相继被提出,现有的神经元电路主要由普通晶体管、运算放大器等高功耗器件构成,存在结构复杂、集成度不高、兼容性差、功耗高、阈值调节难度高的缺点.针对以上不足,首次提出了一种全新的神经元结构,该结构仅由神经元晶体管、忆阻器和普通电阻构成,相比传统神经元电路,不包含复杂的差分运算电路以及电流与电压信号的转换电路,电路结构简单,同时具有良好的电路兼容性,可用于大规模集成.该结构利用神经元晶体管的加权求和特性以及阈值可控功能来模拟神经元信息传导过程,同时利用阈值忆阻器的阈值特性和阻值连续变化能力来设定和更新突触权值,使得该新型神经元结构不仅能实现传统神经元电路功能的同时,还具有能耗低、阈值动态可控、权值可编程的优点,不仅极大地简化了网络结构,还能加强网络性能.其次,还提出了基于这种新型神经元结构的忆阻离散Hopfield神经网络,该忆阻神经网络有助于促进人工神经形态系统的硬件实现,使神经网络系统能耗降低,集成度极大地提高,将这种网络运用在联想记忆和彩色数字图像恢复中,进一步说明了基于全新神经元结构的忆阻离散hopfield神经网络的实用性以及有效性.     

非线性忆阻器的串并联研究及在图像处理中的应用

忆阻器是一种新型的非线性动态可变电阻器,其阻值变化依赖于通过它的电荷量或磁通量.作为第四种基本电路元器件,忆阻器具有不同于电阻、电容和电感的独特性能,在非易失性存储器、神经形态系统、非线性电路等众多领域中有巨大的应用潜能.基于惠普忆阻器模型,推导了一种带有窗函数的闭合形式的电荷控制忆阻器数学模型,该模型能够模拟忆阻器边缘附近的非线性离子迁移现象,同时能够保证忆阻器的边界条件,使忆阻器工作在正常的工况内,是一种更接近实际器件的忆阻器模型.进一步分情况对忆阻器的串并联电路进行理论推导.最后,基于忆阻器串并联电路的性质,将忆阻器与数字图像处理相结合,利用忆阻器实现图像处理所需的非线性映射函数.大量的计算机仿真验证了提出的方案在图像取反、对比度伸缩及图像灰度调整应用中的有效性.该方案的提出有望进一步推动数字图像处理的发展,促进数字图像处理硬件的实现.     

基于物联网中间件的烟草仓库监控管理系统

在整个烟草生产管理链当中引入新兴的物联网技术,针对烟草企业的需求,提出企业级中间件功能模型,以 适应烟草企业特有的协调调度需求;在烟草仓库环境监控中建立了基于物联网中间件的无线传感器网络的实时监 控系统,对各部分的关键技术进行探讨分析,并通过模拟实验进行模型验证与性能分析.测试结果表明,本系统实 现了对烟草仓库环境的实时监控,响应时延小,可扩展性强,有利于企业实现资源的合理调配和最大化利用.     

关于本科生双语教学的实践与探讨

双语教学作为进一步提高学生综合能力的一种教学手段，已在全国的各大高校中广泛开展。文中结合笔者在三届本科生中开设的通信原理双语课程，就双语课程开设的重要性以及存在的难点，对双语课程的教学方法提出了几点实践措旌和建议。同时对该双语课程的实验教学进行了相应的改进与实践，以期进一步发挥本门课程在专业学习中的重要作用。     

关于电子信息工程、通信工程专业生产实习教学的探讨

通过多年对电子信息工程、通信工程专业生产实习的研究、探索与尝试,验证了校企合作方式在本科实践教学中的可行性。并以创新的精神,在生产实习中推行分层次实习和激励手段,充分发挥学生在实践学习中的主观能动性,培养学生的工程意识,进而取得较好的教学效果。     

忆阻器的图形用户界面设计及在交叉阵列存储中的应用

研究了忆阻器的电荷控制和磁通量控制模型,构建了忆阻器Simulink模型,并对其仿真结果进行特性分析. 提出了一种用于图像存储的忆阻器交叉阵列,可以实现黑白、灰度图像的存储和输出,并设计了基于Matlab的图 形用户界面,通过选择和设定输入电压和图像类型、参数大小,便能直观准确地反映出忆阻器的行为特性及在二值 和灰度图像上的存储特性,为更加方便地研究忆阻器及应用提供了有效的方法.     

单相 AC-DC变换电路设计

针对当前基于变压器的ACDC开关电源很难进一步提高电源转换效率的问题,设计了一个新型的变换电路.本次设计的单相AC-DC变换电路结合了功率因素测量和补偿电路,通过单片机控制系统实现AC-DC的高效转换.理想二极管桥控制器LT4320与高效开关稳压控制器LTC3789实现24V的交流输入到36V的直流输出,通过Atmega128单片机控制系统结合基于比较器LM393的功率因素测量电路,完成电源功率因数的测量与补偿;另外,以导通电阻为15mΩ的N型MOSFET作为功率器件,最大限度地提高了电源的转换效率.本设计方案优于传统的基于变压器的AC-DC变换,具有转换效率高、应用性强和设计方案完善等特点.     

忆阻器Simulink建模和图形用户界面设计

研究了惠普忆阻器的电荷控制和磁通量控制模型,构建了忆阻器的Simulink模型,给出了相应的仿真结果.设计了一种基于MATLAB的图形用户界面,能直观地展示忆阻器特性.通过该界面,可以选择或设定输入电压的类型、参数及忆阻器模型的参数,简单方便地观察对应的输出结果,为人们更直观地学习和研究忆阻器提供一种有效的方法.     

基于 SPICE 设计的电流控制型Boost 变换器分叉与混沌研究

以电流控制型Boost变换器的离散映射模型为基础,得出变换器的电感电流随参考电流变化的分叉图,并采用Simulink建立的状态空间模型对分叉图进行描述.以此为基础,研究一种基于SPICE设计的电流控制型Boost变换器,分析了以参考电流为变化参数的分叉和混沌现象,解释了系统分叉与混沌行为的成因.一系列的仿真结果验证了理论分析的正确性,为实际工程设计中避免Boost变换器的分叉、混沌行为提供理论依据.     

单相 AC-DC 变换电路设计

针对当前基于变压器的 ACDC 开关电源很难进一步提高电源转换效率的问题,设计了一个新型的变换电路。本次设计的单相 AC‐DC 变换电路结合了功率因素测量和补偿电路,通过单片机控制系统实现 AC‐DC 的高效转换。理想二极管桥控制器 LT4320与高效开关稳压控制器 LTC3789实现24 V 的交流输入到36 V 的直流输出,通过 Atmega128单片机控制系统结合基于比较器 LM393的功率因素测量电路,完成电源功率因数的测量与补偿;另外,以导通电阻为15 m Ω的 N 型 MOSFET 作为功率器件,最大限度地提高了电源的转换效率。本设计方案优于传统的基于变压器的 AC‐DC 变换,具有转换效率高、应用性强和设计方案完善等特点。