[发明专利]一种基于忆阻神经网络的四色猜想电路

说明书

本发明提出了一种基于忆阻神经网络的四色猜想电路，用于解决四色猜想理论推导复杂、硬件电路难以实现的问题。本发明包括输入模块、判别模块、保留模块和校正模块，输入模块的输入端子分别与Q端子、数字信号端子相连接，输入模块的输出端子分别与判断模块的输入端子、保留模块的输入端子、校正模块的输入端子相连接，判断模块的输出端子与保留模块的输入端子相连接，保留模块的输出端子、校正模块的输出端子均输出四色猜想电路的输出信号。本发明搭建出基于忆阻神经网络的四色猜想电路，实现了五区域的四着色功能，解决了四色猜想用硬件电路难以实现的问题；证明了忆阻神经网络的包容性强大，为更加复杂的电路设计提供了参考。

技术领域

本发明涉及数模电路技术领域，尤其涉及一种基于忆阻神经网络的四色猜想电路。

背景技术

美国加利福尼亚大学伯克利分校的蔡少棠教授于1971年从对称性角度预言存在第四种基本电路元件——忆阻，用于定义电荷和磁通量的关系。忆阻是一种新型的双端无源电路元件，由于其特性不同于电阻、电感或电容，因此用RLC网络无法实现忆阻的推导。2008年，美国惠普实验室的科研人员在进行极小型电路实验时，制备出忆阻的实物，并将成果发表在《Nature》杂志上。2012年，德国的比勒菲尔德大学的Thomas团队研制出具有学习能力的忆阻，并将研究结果于2013年发表在物理学学报杂志上，首次分析出如何将自然现象利用仿神经系统的计算机转化为技术系统。忆阻在同一物理设备中同时进行存储和计算，非常适合在硬件上实现高效的生物启发神经网络因而被广大学者研究。生物突触通过神经元连接组成简单神经网络，神经网络通过更新突触权值来完成特定的任务。

四色猜想作为近代数学史上的三大难题之一，最早在1852年，由英国大学生格里斯在工作中提出的。四色猜想也被称为四色定理和四色问题，指明在任意一张地图上，用四种颜色满足将共同边界的国家进行不同着色。用数字语言解释，假设每个区域用数字“1”、“2”、“3”、“4”标记，则相邻的区域不可能出现同样数字。

在漫长的100多年的时间中，无数学者都尝试利用人工逻辑的方法验证四色猜想的正确性，但均以失败告终。高速计算器的出现为验证四色猜想提供了设备支持，1976年，美国的数学家哈肯教授和阿佩尔教授利用美国伊利诺斯大学的3台高速电子计算机，终于在历经1200多个小时证明了被称为三大难题之一的四色猜想问题。尽管四色猜想问题已被远远高于人脑的计算机验证，但其依然具有独特的魅力吸引着广大学者不断地研究。关于四色猜想，基于传统证明方法的问题已有众多学者研究，但基于硬件电路来实现四色猜想的问题却少有讨论。本发明针对四色猜想硬件电路难以实现的问题，设计了基于忆阻神经网络的四色猜想电路。

发明内容

针对四色猜想理论推导复杂、硬件电路难以实现的问题，本发明提出了一种基于忆阻神经网络的四色猜想电路，首先将数字信号转换为模拟信号，然后通过判断过程对四色猜想的着色情况进行判别，最后筛选出符合四色猜想的结果并对不符合四色猜想的结果进行校正。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于忆阻神经网络的四色猜想电路，包括输入模块、判别模块、保留模块和校正模块，输入模块的输入端子分别与Q端子、数字信号端子相连接，输入模块的输出端子分别与判断模块的输入端子、保留模块的输入端子、校正模块的输入端子相连接，判断模块的输出端子与保留模块的输入端子相连接，保留模块的输出端子、校正模块的输出端子均输出四色猜想电路的输出信号。