[发明专利]一种基于实物忆阻器的联想记忆电路及方法

权利要求书

1.一种基于实物忆阻器的联想记忆电路，其特征在于，包括突触单元和脉冲神经元单元；所述突触单元包括忆阻突触M1和忆阻突触M2；所述脉冲神经元单元包括突触前神经元A、突触前神经元B和突触后神经元C，突触前神经元A与突触前神经元B分别接收条件刺激信号和非条件刺激信号；当突触前神经元接收到刺激信号时产生脉冲信号，脉冲信号通过突触单元传递到突触后神经元C，当突触单元两端电压大于阈值电压时，忆阻突触M1和忆阻突触M2的突触权重发生变化，突触权重在电压消失后保留，当突触单元两端电压小于阈值电压时，突触权重不发生变化，突触后神经元C根据突触权重的大小判断是否产生脉冲信号；

突触单元的电路组成为：忆阻突触M1的输入端分别连接突触前神经元A的输出2端和常开开关的输出端，忆阻突触M1的输出端连接突触后神经元C的输入2端，减法器的同向输入端和反向输入端分别连接至突触前神经元A的输出1端和突触后神经元C的输出1端，减法器的输出端连接钳位电路的输入端，忆阻突触M2的输入端和输出端分别连接至突触前神经元B的输出1端和突触后神经元C的输入1端；

脉冲神经元单元的突触前神经元A、突触前神经元B和突触后神经元C的电路组成相同，其中，各脉冲神经元的电路组成为：运算放大器的同向输入端接收刺激信号，运算放大器的输出端连接至电压比较器的同向输入端，电压比较器的输出端与或门连接，或门输出端与电压比较器的同相输入端连接，电压比较器的输出端连接二级反相器的输入端，二级反相器的输出端经RC电路分别连接至两个电压跟随器的同向输入端。

2.一种基于实物忆阻器的联想记忆方法，利用权利要求1所述的一种基于实物忆阻器的联想记忆电路，建立基于实物忆阻器的联想记忆训练模型，用来模拟人类的联想记忆功能，其特征在于，在基于实物忆阻器的联想记忆电路中，忆阻突触M1和忆阻突触M2模拟突触结构，由突触前神经元A、突触后神经元C以及忆阻突触M1组成的电路用来模拟神经元的条件反射，由突触前神经元B、突触后神经元C以及忆阻突触M2组成的电路用来模拟神经元的非条件反射，忆阻突触M1的初始突触权重设置为低权重状态，忆阻突触M2的初始突触权重设置为高权重状态，突触前神经元A接收条件刺激信号、突触前神经元B接收非条件刺激信号、突触后神经元C负责输出反应信号；当条件刺激和非条件刺激的联想记忆还未建立时，给突触前神经元A输入条件刺激信号，突触后神经元C无信号输出；当条件刺激与非条件刺激分别输入至突触前神经元A和突触前神经元B，且条件刺激先于非条件刺激输入至基于实物忆阻器的联想记忆电路，经过一段学习过程后，给突触前神经元A输入条件刺激信号，突触后神经元C有信号输出，此时条件刺激与非条件刺激的联想记忆建立；当条件刺激和非条件刺激的联想记忆建立时，将条件刺激与非条件刺激分别输入至突触前神经元A和突触前神经元B，且条件刺激慢于非条件刺激输入至该基于实物忆阻器的联想记忆电路，经过一段遗忘过程后，给突触前神经元A输入条件刺激信号，突触后神经元C无信号输出，此时条件刺激与非条件刺激的联想记忆消失；当该基于实物忆阻器的联想记忆电路经过一段学习过程后，单独给突触前神经元A输入条件刺激信号，经过一段遗忘过程后，给突触前神经元A输入条件刺激信号，突触后神经元C无信号输出，此时条件刺激与非条件刺激的联想记忆消失。

3.根据权利要求2所述的一种基于实物忆阻器的联想记忆方法，其特征在于，忆阻突触M1与忆阻突触M2中忆阻器的模型是基于实物忆阻器，当忆阻突触两端的电压大于正阈值或小于负阈值时，突触权重会发生变化，当脉冲幅值大于忆阻突触的负阈值电压且小于忆阻突触的正阈值电压时，突触权重不变化，当脉冲幅值大于忆阻突触的正阈值电压时突触权重增加，且脉冲幅值越大，突触权重的变化越大；当脉冲幅值小于忆阻突触的负阈值电压时突触权重减小，且脉冲幅值越小，突触权重的变化越大；当脉冲宽度增加时，突触权重增加，且脉冲宽度越大，突触权重的变化越大；当脉冲次数增加时，突触权重增加，且脉冲次数越多，突触权重的变化越大。

4.根据权利要求2所述的一种基于实物忆阻器的联想记忆方法，其特征在于，脉冲神经元单元产生的脉冲电压具有三种电位，包括阈值电位、动作电位和静息电位。