[发明专利]基于忆阻器件的神经网络突触结构及突触权重构建方法

权利要求书

1.一种基于忆阻器件的神经网络突触结构，其特征在于，包括：第一忆阻器件、第二忆阻器件、电压反相器、运算放大器以及反馈电阻；所述第一忆阻器件的输入端与输入电压Vin直接相连，所述第二忆阻器件的输入端通过所述电压反相器与所述输入电压Vin相连，所述第一忆阻器件的输出端、第二忆阻器件的输出端分别与所述运算放大器的反向输入端相连，所述运算放大器的同向输入端接地，所述反馈电阻跨接在所述运算放大器的输出端与反向输入端之间；所述第一忆阻器件、所述第二忆阻器件以及所述电压反相器三者的等效合成电导为(G1-G2)，所述神经网络突触结构的等效权重为双向权重-Rf(G1-G2)，其中G1为所述第一忆阻器件的电导，G2为所述第二忆阻器件的电导，Rf为所述反馈电阻的阻值。

2.如权利要求1所述的基于忆阻器件的神经网络突触结构，其特征在于，所述第一忆阻器件对突触权重起正向作用，增大所述第一忆阻器件的电导，突触权重增加，减小所述第一忆阻器件的电导，突触权重降低；所述第二忆阻器件对突触权重起负向作用，增大所述第二忆阻器件的电导，突触权重降低，减小所述第二忆阻器件的电导，突触权重增加。

3.如权利要求1所述的基于忆阻器件的神经网络突触结构，其特征在于，所述输入电压与所述运算放大器输出端电压之间满足以下关系：

Vout＝Vin′[-R f(G1-G2)]；

其中Vout为运算放大器输出端电压，Vin为输入电压，G1为所述第一忆阻器件的电导，G2为所述第二忆阻器件的电导，R f为反馈电阻的电阻值。

4.如权利要求1所述的基于忆阻器件的神经网络突触结构，其特征在于，通过调整所述第一忆阻器件或所述第二忆阻器件的电导实现调制所述神经网络突触的正负权重。

5.如权利要求4所述的基于忆阻器件的神经网络突触结构，其特征在于，在所述第一忆阻器件与所述第二忆阻器件中选择一个忆阻器件进行电导调整。

6.如权利要求4所述的基于忆阻器件的神经网络突触结构，其特征在于，调制过程中，由突触权重的当前状态G到目标状态G’的调制路径唯一。

7.如权利要求4所述的基于忆阻器件的神经网络突触结构，其特征在于：

当G’>G≥0时，增大所述第一忆阻器件的电导，保持所述第二忆阻器件的电导不变；

当G>G’≥0时，减小所述第一忆阻器件的电导，保持所述第二忆阻器件的电导不变；

当G’<G≤0时，增大所述第二忆阻器件的电导，保持所述第一忆阻器件的电导不变；

当G<G’≤0时，减小所述第二忆阻器件的电导，保持所述第一忆阻器件的电导不变，其中，G为突触权重的当前状态，G’为突触权重的目标状态。

8.一种神经网络突触正负权重构建方法，其特征在于，提供第一正向作用忆阻器件与一个负向作用忆阻电路，所述负向作用忆阻电路包括第二正向作用忆阻器件和连接在所述第二正向作用忆阻器件的电压反相器，所述第一正向作用忆阻器件对突触权重起正向作用，增大所述第一正向作用忆阻器件的电导，突触权重增加，减小所述第一正向作用忆阻器件的电导，突触权重降低；所述负向作用忆阻电路对突触权重起负向作用，增大所述第二正向作用忆阻器件的电导，突触权重降低，减小所述第二正向作用忆阻器件的电导，突触权重增加；将所述第一正向作用忆阻器件与所述负向作用忆阻电路并联，且并联后的输入端与输入电压Vin相连。

9.如权利要求8所述的神经网络突触正负权重构建方法，其特征在于，所述神经网络突触正负权重的调制通过调节所述第一正向作用忆阻器件或所述负向作用忆阻电路的电导实现，所述神经网络突触正负权重由当前状态G到目标状态G’的调制路径唯一。