[发明专利]一种基于忆阻器的联想记忆电路

说明书

技术领域

本发明属于人工神经网络领域，更具体地，涉及一种基于忆阻器的联想记忆电路。

背景技术

联想记忆是一种生物神经网络认知行为，其神经生物学基础是神经突触的可塑性变化。联想记忆也是人工神经网络理论中一个重要功能，广泛应用在智能控制、模式识别和人工智能等领域。然而在传统的人工神经网络电路中，搭建一个神经元、一个突触就需要数十个晶体管、电容、加法器等元器件，实现联想记忆功能需要构建一个复杂庞大的电路系统。

目前，部分研究机构通过CMOS电路实现了联想记忆功能，当时鉴于CMOS电路实现联想记忆功能，需要众多电子元件，电路规模大，功耗高。同时这种方法没有表现联想记忆基于刺激信号的时间关系的基本生物模型。

针对上述情况，一种原理可行、结构简单的基于神经突触行为的联想记忆电路和功能实现方法亟待开发。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可以用于模拟生物联想记忆的形成过程和遗忘过程的基于忆阻器的联想记忆电路。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于忆阻器的联想记忆电路，用于模拟生物的联想记忆行为；联想记忆电路包括第一忆阻器M1、第二忆阻器M2、定值电阻R和运算比较器；第一忆阻器M1的一端作为所述联想记忆电路的第一输入端，第一忆阻器M1的另一端连接至所述运算比较器的第一输入端；第二忆阻器M2的一端作为联想记忆电路的第二输入端，第二忆阻器M2的另一端连接至运算比较器的第一输入端；定值电阻R的一端连接至运算比较器的第一输入端，定值电阻R的另一端接地；所述运算比较器的第二输入端用于连接参考电压，运算比较器的输出端作为联想记忆电路的输出端；联想记忆电路的第一输入端和第二输入端分别用于接收条件刺激信号和非条件刺激信号，联想记忆电路的输出端用于输出反应信号。

本发明还提供了一种基于忆阻器的联想记忆电路，用于模拟生物的联想记忆行为；所述联想记忆电路包括忆阻器M、第一电阻R1、第二电阻R2和运算比较器；所述忆阻器M的一端作为所述联想记忆电路的第一输入端，所述忆阻器M的另一端连接至所述运算比较器的第一输入端；所述第一电阻R1的一端作为所述联想记忆电路的第二输入端，所述第一电阻R1的另一端连接至所述运算比较器的第一输入端；所述第二电阻R2的一端连接至所述运算比较器的第一输入端，所述第二电阻R2的另一端接地；所述运算比较器的第二输入端用于连接参考电压，所述运算比较器的输出端作为所述联想记忆电路的输出端；所述联想记忆电路的第一输入端和第二输入端分别用于接收条件刺激信号和非条件刺激信号，所述联想记忆电路的输出端用于输出反应信号。

本发明还提供了一种基于忆阻器的联想记忆电路，用于模拟生物的联想记忆行为；联想记忆电路包括忆阻器M、第一电阻R1、第二电阻R2和运算比较器；第一电阻R1和忆阻器M依次串联在运算比较器的第一输入端，忆阻器M的非串联连接端作为联想记忆电路的第一输入端；第一电阻R1和忆阻器M的串联连接端作为联想记忆电路的第二输入端；第二电阻R2的一端连接至运算比较器的第一输入端，第二电阻R2的另一端接地；运算比较器的第二输入端用于连接参考电压，运算比较器的输出端作为联想记忆电路的输出端；联想记忆电路的第一输入端和第二输入端分别用于接收条件刺激信号和非条件刺激信号，联想记忆电路的输出端用于输出反应信号。

优选地，当条件刺激信号先于非条件刺激信号很短或者两个信号同时输入时，所述联想记忆电路形成联想记忆；当条件刺激信号落后于非条件刺激信号输入时，所述联想记忆电路无法形成联想记忆；当联想记忆已经形成后，若同时输入条件刺激信号和非条件刺激信号，当条件刺激信号先于非条件刺激信号很长时间，联想记忆将被遗忘；若持续单独输入条件刺激信号，联想记忆也将被遗忘。

优选地，定值电阻R的阻值近似等于忆阻器低阻阻值。

优选地，所述参考电压的值根据所施加信号在比较其输入端分压后的电压值来确定。

优选地，忆阻器包括依次电连接的第一电极层、功能材料层和第二电极层。

优选地，功能材料层为氧化物功能材料层TiO_x、TaO_x、WO_x、CuO_x、AlO_x、NiO_x、HfO_x、ZrO_x、SiO_x、NbO_x、VO_x或GeO_x。