一个新的基于忆阻器的超混沌系统及其电路实现

首先推导了两个基于磁控忆阻器模型的串联忆阻器的特性及磁通电荷关系,然后通过使用这个忆阻系统获得一个新颖的四维超混沌系统,它有两个正的李雅普诺夫指数.通过观察各种混沌吸引子、功率谱和分岔图可看到丰富的动力学现象.最后,建立了模拟该系统的SPICE电路.SPICE仿真结果与数值分析一致,这进一步显示了该超混沌系统的混沌产生能力.     

一种基于忆阻时滞混沌系统的图像加密方法

在广义记忆元件数学模型的基础上,提出了一种忆阻时滞混沌系统并分析了该系统的基本动力学特性;基于该混沌序列设计了一种双重扩散的图像加解密方法,通过取模和位异或运算将第一次加密的结果运用到第二次加密的过程中,从而将明文图像在各个位置像素值的影响渗透到加密图像的所有像素中,能有效减少明文和密文间的联系.试验结果的直方图、相关...     

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.     

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.     

自旋忆阻CPSO-PID神经网络

采用混沌粒子群优化算法(CPSO)对网络初始值进行迭代寻优,加快系统的收敛速度.为了实现PID神经网络的硬件平台搭建,新型纳米器件——自旋忆阻器,由于其独特的记忆特性和纳米级尺寸,被用来模拟电子突触,以实现神经元之间的相互连接.最后,通过对强耦合系统进行解耦控制验证了该方案的有效性.     

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.     

忆阻Fourier神经网络在图像复原中的应用

将传统Fourier神经网络与忆阻器相结合,用忆阻器做突触,构建新型的忆阻Fourier神经网络.推导忆导变化与权值更新的关系,提出忆阻突触权值更新规则,构建单输入忆阻Fourier神经网络,提出忆阻BP算法对模糊二值图像和灰度进行处理.Matlab仿真实验表明该算法可以有效实现图像复原,提高图像清晰度.忆阻Fourier神经网络有望用于解决复杂的图像处理问题.     

忆阻细胞神经网络及图像去噪和边缘提取中的应用

结合忆阻器的记忆特征和细胞神经网络高效并行处理能力,将忆阻器作为可编程连接权值,提出了一种具有忆阻器特性的细胞神经网络.计算机仿真验证了提出的忆阻细胞神经网络用于图像去噪和边缘提取的有效性.     

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.     

基于自适应控制的忆阻神经网络同步研究

研究了带有时变时滞的忆阻神经网络同步问题.通过运用菲利波夫解框架、微分包含理论、自适应控制技术,用一种新颖的李雅普诺夫函数设计了驱动——响应系统的自适应同步规则,获得了带有时滞的忆阻神经网络的自适应同步条件.最后,通过仿真实验验证了同步条件的正确性.     

忆阻交叉阵列模糊 PID 控制器设计及仿真

随着实时控制、信息处理和图像处理等领域对运行速度要求的逐渐提高,需要开发出一种模糊硬件电路和模糊芯片来实现快速实时的模糊推理.基于忆阻器交叉阵列结构,设计了一种新型模糊神经推理系统,为模糊推理系统的硬件实现提供了设计方案.首先通过对复杂非线性函数建模,验证了所设计的模糊推理系统的准确性,该系统不仅具有处理大量输入输出数据的能力,而且推理过程中不需要繁琐的优化算法.然后将设计的推理系统应用于模糊PID控制器中,通过实验仿真,表明该系统在模糊控制方面有广阔的应用前景.     

荷斯坦奶牛性控精液配种效果分析

本试验对荷斯坦奶牛常规精液和性控精液配种效果进行了比较分析.结果表明:采用性控精液(200万个/0.25 mL)配种的总受胎率为58.3%,1次性配种受胎率为58.3%,生母犊率为77.5%.采用常规精液(1 000万个/0.25 mL)配种的总受胎率为79.2%,1次性配种受胎率为56.2%,生母犊率为45%.1次性配种受胎率常规精液和性控精液差异不显著(P＞0.05),生母犊率性控精液极显著高于常规精液(P＜0.01).通过经济效益分析表明,采用性控精液配种可以有效地提高奶牛养殖的经济效益.     

水稻各器官镉阻控功能的研究进展

土壤镉(Cd)污染是引起稻米镉污染的重要因素,但二者之间并非简单的线性关系。本文围绕植物根系、茎叶、穗轴和稻谷对Cd的拦截作用及其调控机理进行综述,表明:在长期的自然进化过程中,水稻的根茎叶组织和穗轴、颖壳、果皮、种皮等组织具备了识别必需元素和有害元素的特殊功能,能够把大量的Cd固定在营养体的细胞壁中,或封存在液泡中。经过各类细胞的层层拦截,只有极少数的Cd汇聚到穗轴中,穗轴中的Cd浓度与稻米中的Cd含量高度线性相关。籽粒灌浆成熟后,Cd主要分布在颖壳和富含蛋白质的糊粉层与胚中,淀粉中的Cd含量最低。水稻根系和节是Cd含量最高的营养器官。通过栽培措施和遗传调控,发掘和利用营养器官对Cd的拦截潜力和过滤功能,有助于降低稻米Cd污染风险。     

新三维混沌系统及其同步的电路实验研究

研究了一种新型三维混沌系统及采用连续控制法控制其同步的电路实现问题。给出了相图、单参数分岔图、庞卡莱映射以及李雅普诺夫指数,并利用运算放大器、模拟乘法器及线性器件设计电路验证了该系统参数变化时的各种状态的存在和系统的同步控制。     

基于混沌变量优化的神经网络PID控制

对神经网络模型辨识器的输入量y(k),u(k)进行归一化处理,一种规范化PID控制方法作为控制器.采用Logistic映射构造多个不同的混沌变量,应用到神经网络PID参数域中,根据控制系统性能指标进行混沌寻优,获得近似最优解后,再通过时变因子Z(t)在近似最优解的附近继续混沌局部寻优.仿真实验表明该方案是有效的.     

利用阻控技术的水稻镉、砷安全种植研究

为研究叶面施用有机硒、有机硅阻控剂对不同水稻品种富集重金属的影响,通过田间试验,在重金属污染严重地区开展筛选重金属低积累水稻品种和叶面阻控技术的研究,使水稻籽粒的重金属含量降低,从而达到粮食安全生产标准的要求。本研究选用6个广西当地主栽的晚稻品种,和市面上2种叶面阻控剂(一种硒类阻控剂,一种硅类阻控剂)作为研究对象,通过测定试验前后稻米样品中的重金属含量来开展对重金属污染土壤的安全利用技术研究。结果显示,6个水稻品种对重金属的吸附能力存在较大差异,其中,泰丰优208茎、叶的镉、砷含量均高于其他品种,泰丰优208稻米的镉含量最低,丝香1号稻米的砷含量最低。叶面施用硒类阻控剂、硅类阻控剂均可以有效降低稻米的镉含量,较CK分别下降了15.2%、17.1%;在叶面施用硒类阻控剂、硅类阻控剂也可以有效降低叶的镉含量及稻米的砷含量,叶的镉含量分别下降了12.7%、13.9%,稻米砷含量分别下降了15.9%、30.0%,同时硅类阻控剂还可以有效降低水稻叶砷含量。研究表明,施用硒类阻控剂、硅类阻控剂均可以减少砷、镉在稻米中的含量。     

叶面阻控剂在轻度镉污染石灰性麦田上的降镉效果

在轻度镉污染的石灰性潮土麦田上开展试验,以叶面喷施(分别在小麦拔节期、抽穗期和灌浆期各进行一次)3种自配阻控剂(ZP1、ZP2、ZP3)作为处理,以叶面喷施蒸馏水作为对照(CK),明确其对小麦镉转运和富集的影响,以便筛选出具有良好降镉效果的阻控剂,为轻度镉污染石灰性麦田的安全生产提供参考。结果表明：与CK相比,叶面喷施3种阻控剂对小麦的产量和品质指标无显著影响,显著(P<0.05)降低了小麦从茎到叶的镉转运系数和小麦叶片的镉富集系数,显著提高了小麦叶的铜、锌含量。此外,叶面喷施ZP3阻控剂还显著降低了小麦籽粒的镉含量,降幅为43.3%。综合对比,在轻度镉污染石灰性麦田上,可优选ZP3型叶面阻控剂进行喷施。     

叶面阻控剂对黔中喀斯特地区水稻Cd富集特征的影响

为优选适用于贵州喀斯特地区Cd污染农田水稻生产的叶面阻控剂,在贵州中部典型Cd超标稻田开展田间试验,于水稻分蘖期、抽穗期喷施不同叶面阻控剂作为处理(编号分别为SI、SE、GWY、FE、ZN),以不施叶面阻控剂的处理为对照(CK),在成熟期采集水稻植株样品,探讨不同叶面阻控剂对水稻各部位Cd迁移转化的影响。结果表明:与CK相比,喷施叶面阻控剂对土壤pH、有机质、Cd含量无显著影响。SE、GWY、ZN、SI处理下,水稻产量分别较CK显著(P<0.05)增加13.56%、5.77%、5.74%、7.30%。与CK相比,ZN处理下糙米镉含量降幅最大(56.5%),其次是SE、GWY处理,降幅分别为52.3%和39.4%。与CK相比:SE处理下,水稻茎节的Cd富集系数下降44.8%;ZN处理下,水稻穗轴、糙米中的Cd富集系数分别下降55.0%、58.0%;SI处理下,水稻叶的Cd富集系数提高133.7%。SE、SI处理下,枝梗-稻壳的Cd转移因子分别较CK降低65.8%、40.8%。综上,SE、GWY、ZN能提高水稻产量,降低糙米中的Cd含量,调节Cd在水稻植株各部位的富集与转运,可以用作保障黔中地区Cd污染耕地安全利用的水稻叶面阻控剂。     

重金属耐性芽孢杆菌的筛选及其对辣椒吸收镉铅的阻控效应

为发掘耐受重金属的微生物资源和高效阻控重金属向蔬菜转移的修复生物材料,从生长于南京某矿区周边菜地的辣椒(Capsicum annuum)和圣女果(Lycopersicon esculentum)根际土壤中筛选耐重金属芽孢杆菌,研究其促生特性和阻控辣椒果实吸收Cd、Pb的作用。本研究筛选到7株耐Cd、Pb并具有分泌胞外多糖、吲哚乙酸和铁载体的芽孢杆菌,分别属于Bacillus megaterium、B.aryabhattai、B.velezensis和Lysinibacillus fusiformis。菌株在24 h时对溶液中Cd的去除率范围为30%~39%,对Pb的去除率在4.3%~25.6%。菌株L11、L15和L44能够显著促进辣椒生长,6株芽孢杆菌能显著降低辣椒果实中Cd和Pb含量。接种菌株B.megaterium L44使辣椒果实中Cd、Pb含量比不接菌对照分别降低39.1%和81.3%,Cd、Pb含量分别降低至0.07 mg·kg~(-1)和0.20 mg·kg~(-1)。研究表明B.megaterium L44是一株能够阻控辣椒果实积累铅镉的植物促生芽孢杆菌,具有阻控蔬菜吸收重金属、用于蔬菜农田安全生产的潜在应用价值。     

基于EDEM的控位分层施肥开沟器作业过程的仿真与试验

针对免耕播种机分层施肥开沟器存在纵向尺寸大、分层效果差的问题,设计了一种由主开沟器及浅层尾管组成的控位分层施肥开沟器,通过浅层尾管的位置调节,实现分层施肥位置的横向控制。利用EDEM建立开沟器离散元仿真模型,模拟其切土开沟分层施肥作业过程。对开沟器侧位及正位施肥方式的土壤耕作阻力进行了理论分析及仿真验证。结果表明:开沟器侧位施肥方式较之正位方式,具有相对较高的土壤耕作载荷及较小的载荷波动;侧位施肥方式具有较佳的肥料分层效果及更为集中的颗粒空间分布特性。田间验证试验结果表明,控位分层施肥开沟器可实现分层施肥设计功能,正位及侧位方式的平均施肥深度差及施肥深度差变异系数分别为3.9 cm、4.7 cm及10.8%、5.1%,侧位方式具有更明显、稳定的肥料分层效果,且试验结果与仿真结果相一致。