本文關鍵詞：憶阻器及其交叉陣列在數據存取和圖像識別中的應用研究

  更多相關文章： 憶阻器 交叉陣列 神經網絡 數據存取 圖像識別

【摘要】：憶阻器的提出和發(fā)現為電子計算技術的發(fā)展和人工神經網絡的研究與實現帶來了新的動力。憶阻器所具有的非線性、非易失性、無源性及納米尺度等特點,將有利于改變傳統(tǒng)的馮·諾依曼計算體系,制造出類似生物神經系統(tǒng)一樣的神經計算機,同時降低能量消耗,并且在數據存儲、神經網絡、并行計算、混沌電路等方面具有非常廣泛的研究和應用空間。交叉陣列結構作為目前憶阻器應用的一種主要研究手段,可應用在數據存儲、神經網絡訓練和模式識別中,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。結合憶阻器類似生物神經元細胞或突觸結構的運算和存儲于一體的工作方式,將大大有利于神經網絡的實現。本文主要研究了憶阻器基本數學模型和幾種擴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構及其工作原理,通過對憶阻器進行二值化定義,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,同時考慮了噪聲條件下的信息讀取和狀態(tài)恢復以及大規(guī)模交叉陣列結構中信息存取的平衡模式及數據有效性問題,最后以交叉陣列結構為背景討論了憶阻神經網絡對二值圖像的學習和識別等內容。本文重點研究了憶阻器及交叉陣列結構在數據存儲和神經網絡圖像識別中的應用,具體內容分為以下幾個方面:①憶阻器經典模型和擴展模型特性研究回顧和探討了Chua提出的經典憶阻器理論模型,通過分析電路中多個參數之間的關系,給出了荷控憶阻器和磁控憶阻器的定義。對惠普憶阻模型及其漂移效應進行了數學推導,并對比了解決邊界效應的兩種主要的窗口函數及其優(yōu)缺點。針對惠普憶阻器假定ONR遠小于OFFR的前提要求,提出了綜合ONR影響的擴展惠普憶阻器模型,證明了在一定條件下即使ONR和OFFR的值相對接近,也能獲得較為理想的磁滯效應,仿真結果證明了此類憶阻器具有更快的狀態(tài)轉換速率以及較小的能量消耗。此外,針對雙擴展憶阻器模型和自旋電子憶阻器模型的研究從狀態(tài)轉換機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討論了交叉陣列系統(tǒng)中的憶阻器狀態(tài)的讀寫機制,研究并設計了一種可供讀和寫的系統(tǒng)電路圖。針對操作過程中憶阻器內部狀態(tài)可能被讀取信號改變以及測量電流可能通過潛路徑流動造成目標憶阻值判定錯誤的情況,分別采用統(tǒng)計恢復機制和平衡記憶模式來減小讀取誤差,提高交叉陣列數據的有效存儲量。引入編碼概念減少讀寫控制信號的復雜度,通過仿真統(tǒng)計驗證了多模式下憶阻交叉陣列對邏輯0和邏輯1信息的存取效果。③基于交叉陣列結構的憶阻神經網絡對二值圖像的學習和識別研究構建了一個簡單的前饋憶阻神經網絡對二值圖像進行學習和識別。由記憶層對圖像進行疊加學習,影響層對學習過程加以記憶,決策層根據基于影響因子的相似度進行識別。該網絡可以消除錯誤樣本和噪聲樣本的干擾,具有快速學習和較高的噪聲容忍能力。通過影響因子提取的特征也可用于其他類型的網絡進行進一步的識別。而結合評價函數和神經細胞功能的憶阻神經元結構將簡化網絡的集成電路實現,促進多種網絡的融合。
【關鍵詞】：憶阻器 交叉陣列 神經網絡 數據存取 圖像識別
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 憶阻器相關理論和技術的研究現狀12-18
• 1.2.1 憶阻器模型12-16
• 1.2.2 憶阻器應用16-18
• 1.3 研究內容與論文結構安排18-20
• 2 經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29-30
• 3 多種擴展憶阻器模型研究與仿真30-46
• 3.1 惠普憶阻器擴展模型30-35
• 3.2 雙擴展憶阻器模型35-38
• 3.3 自旋電子憶阻器模型38-44
• 3.4 本章小結44-46
• 4 憶阻交叉陣列結構研究與仿真分析46-82
• 4.1 交叉陣列結構46-47
• 4.2 簡單憶阻交叉陣列結構的信息讀寫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)的復原52-53
• 4.2.6 仿真驗證及分析53-56
• 4.3 復雜憶阻交叉陣列結構的信息讀寫56-80
• 4.3.1 基本電路結構56-57
• 4.3.2 讀寫操作策略57-59
• 4.3.3 設備參數的選擇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 憶阻信息存儲陣列系統(tǒng)62-69
• 4.3.7 平衡記憶模式69-70
• 4.3.8 仿真驗證及分析70-80
• 4.4 本章小結80-82
• 5 憶阻神經網絡在圖像識別中的應用仿真及對比82-104
• 5.1 憶阻神經網絡82-84
• 5.1.1 神經元結構82-83
• 5.1.2 憶阻神經元結構83-84
• 5.2 圖像處理84-96
• 5.2.1 神經網絡結構84-85
• 5.2.2 輸入層神經元85
• 5.2.3 記憶層神經元85-86
• 5.2.4 影響層神經元86-87
• 5.2.5 決策層神經元87-88
• 5.2.6 實現原理88-90
• 5.2.7 記憶層神經元訓練模式仿真90-96
• 5.3 二值圖像學習96-102
• 5.3.1 回憶模式下讀取訓練結果96-97
• 5.3.2 回憶模式下訓練的學習效果97-98
• 5.3.3 影響因子98-101
• 5.3.4 對比Hopfield神經網絡101-102
• 5.4 問題討論102-103
• 5.5 本章小結103-104
• 6 總結和展望104-106
• 致謝106-108
• 參考文獻108-120
• 附錄120
• A. 作者在攻讀博士學位期間發(fā)表及完成的論文目錄120
• B. 攻讀博士學位期間參加的科研項目目錄120
• C. 參加的學術會議120

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 鄭啟倫;對稱開關邏輯的三值胞腔陣列[J];電子學通訊;1980年04期

2 DharmaP.Agrawal;林定基;;高速算術運算陣列[J];電子計算機動態(tài);1981年08期

3 何國;;高速計算與小粒度數據流陣列[J];計算機研究與發(fā)展;1986年05期

4 鄭啟倫,伍國榮;三維陣列細胞結構圖的性質及其定理[J];計算機學報;1980年02期

5 潘明,姜希莉;三維三值樹型細胞結構的通用邏輯陣列[J];電子學報;1983年04期

6 馮丹,張江陵;構造高可靠性盤陣列結構的研究[J];計算機工程與科學;1996年03期

7 林勇;羅文堅;錢海;王煦法;;n×n陣列胚胎電子系統(tǒng)應用中的優(yōu)化設計問題分析[J];中國科學技術大學學報;2007年02期

8 艾水;;陣列天線結構[J];電子機械工程;1993年05期

9 陳善繼;張銳戈;吳國慶;陳超;馬英;王濤;;極化敏感陣列及其應用研究[J];現代電子技術;2009年05期

10 余愷;印明;宗曉杰;王營冠;王智;;基于壓縮感知的無線陣列及協(xié)同信號處理[J];計算機研究與發(fā)展;2014年01期

中國重要會議論文全文數據庫 前9條

1 馬玉榮;;一維方解石單晶微納陣列結構的可控合成[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第05分會：無機化學[C];2014年

2 魏文博;葛廣路;;金納米棒垂直陣列的制備、表征與應用[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第33分會：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用[A];中國化學會第28屆學術年會第12分會場摘要集[C];2012年

4 蔡金光;齊利民;;基于二氧化鈦納米棒陣列結構的自清潔寬波段全方向減反射涂層[A];2011中國材料研討會論文摘要集[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銷研討會專題報告文集[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,形成機理以及鋰電性能的研究[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第33分會：納米材料合成與組裝[C];2014年

7 魏志祥;李梅;黃際勇;;導電聚合物納米結構陣列的制備和性能研究[A];2007年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

8 俞國軍;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陣列[A];2006全國荷電粒子源、粒子束學術會議論文集[C];2006年

9 鐘留彪;張軍昌;江林;;多功能化等離子體念珠結構的構筑[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第33分會：納米材料合成與組裝[C];2014年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

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

2 姜家財;基于成對陣列的多信號檢測與測向算法研究[D];電子科技大學;2015年

3 曹佳;端射天線陣列機理與應用研究[D];北京理工大學;2015年

4 楊京;時間調制陣列理論與共形陣列技術研究[D];西安電子科技大學;2015年

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

6 代宇;憶阻器及其交叉陣列在數據存取和圖像識別中的應用研究[D];重慶大學;2015年

7 朱迪夫;通過多元方法構造功能性有序微結構陣列[D];吉林大學;2010年

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

9 段國韜;宏觀尺度納米結構陣列的電化學合成及其原型器件研究[D];中國科學院研究生院（合肥物質科學研究院）;2007年

10 常仁;低副瓣數字端射陣列組陣研究[D];北京理工大學;2014年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 歐陽威信;半導體納米棒陣列的制備及其光電性能的測試[D];華南理工大學;2015年

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

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

4 丁江放;耦合微懸臂陣列集體振動模的光學囚禁及冷卻[D];中國科學院研究生院(武漢物理與數學研究所);2015年

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

7 楚東月;復合靜電吸附陣列的吸附性能研究及應用[D];鄭州輕工業(yè)學院;2015年

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

9 李鑫;基于MOS電阻陣列的紅外場景仿真系統(tǒng)驅動技術研究[D];中國科學院研究生院(上海技術物理研究所);2015年

10 張俊波;基于實測數據的陣列校正與測向研究[D];電子科技大學;2015年

，

本文編號：956769