本文關(guān)鍵詞：憶阻器及其交叉陣列在數(shù)據(jù)存取和圖像識(shí)別中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 憶阻器 交叉陣列 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)存取 圖像識(shí)別

【摘要】：憶阻器的提出和發(fā)現(xiàn)為電子計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究與實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了新的動(dòng)力。憶阻器所具有的非線性、非易失性、無(wú)源性及納米尺度等特點(diǎn),將有利于改變傳統(tǒng)的馮·諾依曼計(jì)算體系,制造出類似生物神經(jīng)系統(tǒng)一樣的神經(jīng)計(jì)算機(jī),同時(shí)降低能量消耗,并且在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、并行計(jì)算、混沌電路等方面具有非常廣泛的研究和應(yīng)用空間。交叉陣列結(jié)構(gòu)作為目前憶阻器應(yīng)用的一種主要研究手段,可應(yīng)用在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和模式識(shí)別中,采用交叉陣列可以有效的節(jié)省系統(tǒng)空間,大大縮小系統(tǒng)的尺寸規(guī)模。結(jié)合憶阻器類似生物神經(jīng)元細(xì)胞或突觸結(jié)構(gòu)的運(yùn)算和存儲(chǔ)于一體的工作方式,將大大有利于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。本文主要研究了憶阻器基本數(shù)學(xué)模型和幾種擴(kuò)展模型并分析了憶阻器所具有的基本特性,介紹了憶阻器交叉陣列結(jié)構(gòu)及其工作原理,通過(guò)對(duì)憶阻器進(jìn)行二值化定義,研究并給出了憶阻交叉陣列的讀寫電路圖,探討了信息存入和讀取的工作流程,同時(shí)考慮了噪聲條件下的信息讀取和狀態(tài)恢復(fù)以及大規(guī)模交叉陣列結(jié)構(gòu)中信息存取的平衡模式及數(shù)據(jù)有效性問(wèn)題,最后以交叉陣列結(jié)構(gòu)為背景討論了憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)二值圖像的學(xué)習(xí)和識(shí)別等內(nèi)容。本文重點(diǎn)研究了憶阻器及交叉陣列結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別中的應(yīng)用,具體內(nèi)容分為以下幾個(gè)方面:①憶阻器經(jīng)典模型和擴(kuò)展模型特性研究回顧和探討了Chua提出的經(jīng)典憶阻器理論模型,通過(guò)分析電路中多個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系,給出了荷控憶阻器和磁控憶阻器的定義。對(duì)惠普憶阻模型及其漂移效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo),并對(duì)比了解決邊界效應(yīng)的兩種主要的窗口函數(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)惠普憶阻器假定ONR遠(yuǎn)小于OFFR的前提要求,提出了綜合ONR影響的擴(kuò)展惠普憶阻器模型,證明了在一定條件下即使ONR和OFFR的值相對(duì)接近,也能獲得較為理想的磁滯效應(yīng),仿真結(jié)果證明了此類憶阻器具有更快的狀態(tài)轉(zhuǎn)換速率以及較小的能量消耗。此外,針對(duì)雙擴(kuò)展憶阻器模型和自旋電子憶阻器模型的研究從狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)制的角度證明了憶阻器模型的多樣性。②憶阻交叉陣列及其讀寫策略研究重點(diǎn)討論了交叉陣列系統(tǒng)中的憶阻器狀態(tài)的讀寫機(jī)制,研究并設(shè)計(jì)了一種可供讀和寫的系統(tǒng)電路圖。針對(duì)操作過(guò)程中憶阻器內(nèi)部狀態(tài)可能被讀取信號(hào)改變以及測(cè)量電流可能通過(guò)潛路徑流動(dòng)造成目標(biāo)憶阻值判定錯(cuò)誤的情況,分別采用統(tǒng)計(jì)恢復(fù)機(jī)制和平衡記憶模式來(lái)減小讀取誤差,提高交叉陣列數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)量。引入編碼概念減少讀寫控制信號(hào)的復(fù)雜度,通過(guò)仿真統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證了多模式下憶阻交叉陣列對(duì)邏輯0和邏輯1信息的存取效果。③基于交叉陣列結(jié)構(gòu)的憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)二值圖像的學(xué)習(xí)和識(shí)別研究構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的前饋憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)二值圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)和識(shí)別。由記憶層對(duì)圖像進(jìn)行疊加學(xué)習(xí),影響層對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程加以記憶,決策層根據(jù)基于影響因子的相似度進(jìn)行識(shí)別。該網(wǎng)絡(luò)可以消除錯(cuò)誤樣本和噪聲樣本的干擾,具有快速學(xué)習(xí)和較高的噪聲容忍能力。通過(guò)影響因子提取的特征也可用于其他類型的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步的識(shí)別。而結(jié)合評(píng)價(jià)函數(shù)和神經(jīng)細(xì)胞功能的憶阻神經(jīng)元結(jié)構(gòu)將簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的集成電路實(shí)現(xiàn),促進(jìn)多種網(wǎng)絡(luò)的融合。
【關(guān)鍵詞】：憶阻器 交叉陣列 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)存取 圖像識(shí)別
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 憶阻器相關(guān)理論和技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 憶阻器模型12-16
• 1.2.2 憶阻器應(yīng)用16-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與論文結(jié)構(gòu)安排18-20
• 2 經(jīng)典憶阻器模型的工作原理研究20-30
• 2.1 憶阻器理論模型20-22
• 2.2 惠普憶阻器模型及特性分析22-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 3 多種擴(kuò)展憶阻器模型研究與仿真30-46
• 3.1 惠普憶阻器擴(kuò)展模型30-35
• 3.2 雙擴(kuò)展憶阻器模型35-38
• 3.3 自旋電子憶阻器模型38-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 4 憶阻交叉陣列結(jié)構(gòu)研究與仿真分析46-82
• 4.1 交叉陣列結(jié)構(gòu)46-47
• 4.2 簡(jiǎn)單憶阻交叉陣列結(jié)構(gòu)的信息讀寫47-56
• 4.2.1 憶阻二值化界定47-48
• 4.2.2 寫操作48-49
• 4.2.3 讀操作49-51
• 4.2.4 憶阻器記憶電路51-52
• 4.2.5 偏移憶阻狀態(tài)的復(fù)原52-53
• 4.2.6 仿真驗(yàn)證及分析53-56
• 4.3 復(fù)雜憶阻交叉陣列結(jié)構(gòu)的信息讀寫56-80
• 4.3.1 基本電路結(jié)構(gòu)56-57
• 4.3.2 讀寫操作策略57-59
• 4.3.3 設(shè)備參數(shù)的選擇59
• 4.3.4 干擾消除策略59
• 4.3.5 系統(tǒng)憶阻器分類及特性59-62
• 4.3.6 憶阻信息存儲(chǔ)陣列系統(tǒng)62-69
• 4.3.7 平衡記憶模式69-70
• 4.3.8 仿真驗(yàn)證及分析70-80
• 4.4 本章小結(jié)80-82
• 5 憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像識(shí)別中的應(yīng)用仿真及對(duì)比82-104
• 5.1 憶阻神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)82-84
• 5.1.1 神經(jīng)元結(jié)構(gòu)82-83
• 5.1.2 憶阻神經(jīng)元結(jié)構(gòu)83-84
• 5.2 圖像處理84-96
• 5.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)84-85
• 5.2.2 輸入層神經(jīng)元85
• 5.2.3 記憶層神經(jīng)元85-86
• 5.2.4 影響層神經(jīng)元86-87
• 5.2.5 決策層神經(jīng)元87-88
• 5.2.6 實(shí)現(xiàn)原理88-90
• 5.2.7 記憶層神經(jīng)元訓(xùn)練模式仿真90-96
• 5.3 二值圖像學(xué)習(xí)96-102
• 5.3.1 回憶模式下讀取訓(xùn)練結(jié)果96-97
• 5.3.2 回憶模式下訓(xùn)練的學(xué)習(xí)效果97-98
• 5.3.3 影響因子98-101
• 5.3.4 對(duì)比Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)101-102
• 5.4 問(wèn)題討論102-103
• 5.5 本章小結(jié)103-104
• 6 總結(jié)和展望104-106
• 致謝106-108
• 參考文獻(xiàn)108-120
• 附錄120
• A. 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表及完成的論文目錄120
• B. 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目目錄120
• C. 參加的學(xué)術(shù)會(huì)議120

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄭啟倫;對(duì)稱開關(guān)邏輯的三值胞腔陣列[J];電子學(xué)通訊;1980年04期

2 DharmaP.Agrawal;林定基;;高速算術(shù)運(yùn)算陣列[J];電子計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài);1981年08期

3 何國(guó);;高速計(jì)算與小粒度數(shù)據(jù)流陣列[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;1986年05期

4 鄭啟倫,伍國(guó)榮;三維陣列細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖的性質(zhì)及其定理[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);1980年02期

5 潘明,姜希莉;三維三值樹型細(xì)胞結(jié)構(gòu)的通用邏輯陣列[J];電子學(xué)報(bào);1983年04期

6 馮丹,張江陵;構(gòu)造高可靠性盤陣列結(jié)構(gòu)的研究[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);1996年03期

7 林勇;羅文堅(jiān);錢海;王煦法;;n×n陣列胚胎電子系統(tǒng)應(yīng)用中的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題分析[J];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

8 艾水;;陣列天線結(jié)構(gòu)[J];電子機(jī)械工程;1993年05期

9 陳善繼;張銳戈;吳國(guó)慶;陳超;馬英;王濤;;極化敏感陣列及其應(yīng)用研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年05期

10 余愷;印明;宗曉杰;王營(yíng)冠;王智;;基于壓縮感知的無(wú)線陣列及協(xié)同信號(hào)處理[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2014年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 馬玉榮;;一維方解石單晶微納陣列結(jié)構(gòu)的可控合成[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第05分會(huì)：無(wú)機(jī)化學(xué)[C];2014年

2 魏文博;葛廣路;;金納米棒垂直陣列的制備、表征與應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

3 葉小舟;齊利民;;硫化鋅納米碗陣列的制備及其在傳感方面的應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第12分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

4 蔡金光;齊利民;;基于二氧化鈦納米棒陣列結(jié)構(gòu)的自清潔寬波段全方向減反射涂層[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

5 李宏俊;陳展鵠;李麗玲;;LED陣列失效特性分析及探討[A];海峽兩岸第九屆照明科技與營(yíng)銷研討會(huì)專題報(bào)告文集[C];2002年

6 毋芳芳;馬小健;馮金奎;錢逸泰;熊勝林;;三維Co_3O_4和CoO@C墻陣列形貌控制,形成機(jī)理以及鋰電性能的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

7 魏志祥;李梅;黃際勇;;導(dǎo)電聚合物納米結(jié)構(gòu)陣列的制備和性能研究[A];2007年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2007年

8 俞國(guó)軍;王森;鞏金龍;曹建清;朱德彰;;低能離子束輔助大面積制備納米點(diǎn)陣列[A];2006全國(guó)荷電粒子源、粒子束學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

9 鐘留彪;張軍昌;江林;;多功能化等離子體念珠結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 果然;基于中小孔徑陣列的超分辨測(cè)向算法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 姜家財(cái);基于成對(duì)陣列的多信號(hào)檢測(cè)與測(cè)向算法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 曹佳;端射天線陣列機(jī)理與應(yīng)用研究[D];北京理工大學(xué);2015年

4 楊京;時(shí)間調(diào)制陣列理論與共形陣列技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

5 騰云;大氣壓空氣中百赫茲級(jí)納秒脈沖彌散放電的研究[D];華中科技大學(xué);2015年

6 代宇;憶阻器及其交叉陣列在數(shù)據(jù)存取和圖像識(shí)別中的應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2015年

7 朱迪夫;通過(guò)多元方法構(gòu)造功能性有序微結(jié)構(gòu)陣列[D];吉林大學(xué);2010年

8 肖作毅;微反應(yīng)器中三維有序多孔陣列的制備[D];大連理工大學(xué);2010年

9 段國(guó)韜;宏觀尺度納米結(jié)構(gòu)陣列的電化學(xué)合成及其原型器件研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（合肥物質(zhì)科學(xué)研究院）;2007年

10 常仁;低副瓣數(shù)字端射陣列組陣研究[D];北京理工大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 歐陽(yáng)威信;半導(dǎo)體納米棒陣列的制備及其光電性能的測(cè)試[D];華南理工大學(xué);2015年

2 李淑彬;基于ZnO納米棒陣列的紫外光響應(yīng)性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

3 胡曉曉;金屬氧化物/二氧化鈦納米管陣列復(fù)合材料制備及其鋰電性能研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

4 丁江放;耦合微懸臂陣列集體振動(dòng)模的光學(xué)囚禁及冷卻[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所);2015年

5 賈小亞;鎳和氧化鎳有序孔陣列的構(gòu)筑及其性能研究[D];西南大學(xué);2015年

6 彭桃;基于遺傳算法的超聲稀疏陣列成像方法研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 楚東月;復(fù)合靜電吸附陣列的吸附性能研究及應(yīng)用[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2015年

8 凌雪燕;多切口金納米圓環(huán)陣列光學(xué)特性研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

9 李鑫;基于MOS電阻陣列的紅外場(chǎng)景仿真系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2015年

10 張俊波;基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的陣列校正與測(cè)向研究[D];電子科技大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：956769