[发明专利]基于阻变忆阻器的时间关联学习神经元电路及其实现方法

权利要求书

1.一种时间关联学习神经元电路，其特征在于，所述电路包括：两个神经元细胞电路(1和2)及作为二者之间的突触连接的阻变忆阻器(3)；进一步，神经元细胞电路包括：激励信号端P、突触连接端M、缓冲器、控制信号反相器N1、第一传输门T1及第二传输门T2；其中，

所述缓冲器的输出端out连接至激励信号端P，输入端in连接至第二传输门T2的一个信号端；

所述控制信号反相器N1的输入端in连接至激励信号端P、第一传输门T1的正控制端S及第二传输门T2的负控制端，输出端out连接至第一传输门T1的负控制端及第二传输门T2的正控制端S；

所述第一传输门T1的一个信号端连接至电压源，另一个信号端连接至突触连接端M，正控制端S连接至激励信号端P，负控制端连接至控制信号反相器N1的输出端out；

所述第二传输门T2的一个信号端连接至缓冲器的输入端in，另一个信号端连接至突触连接端M，正控制端口S连接至激励信号端P，负控制端连接至控制信号反相器N1的输出端out。

2.如权利要求1所述的时间关联学习神经元电路，其特征在于，所述阻变忆阻器(3)为三明治结构，包括顶电极(31)、底电极(32)以及填充在两者之间的阻变材料(33)。

3.如权利要求2所述的时间关联学习神经元电路，其特征在于，所述阻变忆阻器为通过电压编程的电阻器，根据编程电压的极性，分为单极型阻变忆阻器和双极性阻变忆阻器。

4.如权利要求2所述的时间关联学习神经元电路，其特征在于，两个神经元细胞电路分别为前神经元细胞电路(1)和后神经元细胞电路(2)，所述前神经元细胞电路(1)的第一传输门T1的控制端连接正电压源Vp，后神经元细胞电路(2)的第一传输门T1的控制端连接负电压源Vn。

5.如权利要求4所述的时间关联学习神经元电路，其特征在于，所述前神经元细胞电路(1)的突触连接端P通过金属连接线连接至阻变忆阻器(3)的顶电极(31)；后神经元细胞电路(2)的突触连接端P通过金属连接线连接至阻变忆阻器(3)的底电极(32)。

6.如权利要求1所述的时间关联学习神经元电路，其特征在于，所述缓冲器为偶数个串联的反相器。

7.如权利要求1所述的时间关联学习神经元电路，其特征在于，所述神经元细胞电路的激励信号端P即作为激励信号的输入端，也作为激励信号的输出端。

8.一种权利要求1所述的时间关联学习神经元电路的进行时间关联学习的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步)建立关联

1)两个神经元细胞电路分别从激励信号端接收两个不同的激励信号；

2)两个激励信号在时间上产生重叠，在重叠的这段时间里，阻变忆阻器的阻值逐渐变小；

3)两个激励信号中的一个结束时，阻变忆阻器阻值将保持不变；

第二步)复述

当两个神经元细胞电路中的任何一个，再次接收到之前学习的激励信号时，将会通过自身的应激信号，经过阻变忆阻器，对另一个神经元细胞电路产生影响，并使之产生其对应的激励信号。

9.如权利要求8所述的实现方法，其特征在于，在第一步中，神经元细胞电路的激励信号端P作为激励信号的输入端，激励信号从激励信号端输入，连接至第一传输门T1的正控制端S，通过打开第一传输门T1，而第二传输门T2关断，从而将电压源信号施加到突触连接端M，电压源信号由电压源给出。

10.如权利要求8所述的实现方法，其特征在于，在第二步中，神经元细胞电路的激励信号端P作为激励信号的输出端，缓冲器的输入端连接突触连接端M。