联想记忆类脑忆阻神经网络同步控制及稳定性分析
发布时间：2021-09-27 19:05
联想记忆神经网络作为可清晰反映大脑认知功能的类脑计算模型,其动力学分析问题吸引了国内外学者的关注。联想记忆类脑忆阻神经网络是一个状态依赖的微分动力系统,因受到忆阻器非线性特性和联想记忆神经网络结构层次多元化等因素的影响,该系统具有状态切换不确定性且其动力学行为更加复杂多变。鉴于忆阻器在类脑智能研究中的应用趋势,联想记忆类脑忆阻神经网络的动力学理论研究迫切需要得到相应的完善,因此本文针对具有联想记忆的类脑忆阻神经网络同步控制及稳定性分析展开研究,这些研究将为联想记忆神经网络在类脑智能领域中的实现与应用提供重要的技术支撑与理论依据。本文主要工作及创新性阐述如下:1.研究了带有扰动和混合时变时滞的单向联想记忆类脑忆阻神经网络的同步控制及稳定性分析问题。在牵制控制策略下对系统同步控制方式进行了设计,并基于Lyapunov稳定性理论,推导了保证系统达到全局指数稳定的充分条件,解决了系统在脉冲扰动、随机扰动和混合时变时滞等情况下的同步问题。2.提出了具有混合时变时滞的双向联想记忆类脑随机忆阻神经网络模型,并基于模型设计了离散时间采样控制策略。根据Filippov解、微分包含、集值映射等理论,设计了...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１单向联想记忆网络结构??系统中每个神经元有两组输入，分别是外部恒定输入和其它神经元通过??突触反馈传来的输入，其模型表示为??
???Ｃ，．字＝?字＋?／，＋“?＝?１，２，＿．，，?（１－１）??ｙ＝ｌ?＇??其中，电压ｗ，⑴代表第／个神经元的输入；Ｃ，．和／？，．分别为第／个神经元的输??入电容和电阻，且两者呈并联关系以用来模拟生物神经元；／，．为第ｆ个神经??元的外部输入；，（？）是第ｙ个神经元的激活函数；％为第／个神经元与第＿／??个神经元之间的连接强度。??（２）双向联想记忆神经网络（ＢＡＭＮＮｓ）??Ｋｏｓｋｏ教授于１９８７年将Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络扩展为一种双层结构［｜２］（如??图１－２所示），形成双向联想记忆神经网络（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅ?Ｍｅｍｏｒｙ??Ｎｅｕｒａｌ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＢＡＭＮＮｓ），如式（１－２）所不。??＾ｌ?＝?－ａｉｘｉ（ｔ）?＋?ｆｊｗｉｉｆｉ（ｙｊ（ｔ））?＋?Ｉｉ，?ｉ?＝?＼，２，－，ｍ，??．ｄｔ?Ｍ?（１－２）??ｄｖ?（７）?＿２Ｌ??—：—＝－ｂｊｙｊ（０?＋?ＸｖｉｊＳｉ（Ｘｉ（ｔ））?＋?Ｊｒ?７?＝１，２，？?■?？，??ｄｆ?／＝ｉ??其中，ｘ，．（０表示第一个域中第ｆ个神经元在纟时刻的状态；ｔ（〇表示第二个??域中第ｊ个神经元在，时刻的状态；％＞〇，ｂ＞〇分别表示第一个域中第＾??个神经元与第二个域中第ｙ个神经元的自衰减系数。??图１＿２双向联想记忆网络结构??／，（．）和ｇ，（．）分别为第二个域中第■／＿个神经元和第一个域中第ｚ＇个神经元??的激活函数；Ｗ／，为第二个域中第７个神经元与第一个域中第／个神经元的连??接权值系数；％为第一个域中第／个神经元与第二个域中第个神经元的连??接权值系数；／，和Ｊ，分别为第
?（０＋Ｚ?Ｚ?ｗｐｊＪｐｊ?＾ＰＪ?（０）＋＾?＞?（１?＿３）??ｅｌｆ?Ｐ＝＼?Ｊ＝］??ｐ羊ｋ??其中，Ａ：?＝?ｌ，２，．．．，ｗ，?ｆ?＝?ｌ，２，．．．，％；?ｘｂ＋⑴表示第左个域中第／个神经元在ｆ??时刻的状态；ｘｐ；（〇表示第尸个域中第＿／个神经元在纟时刻的状态；ｗＭ，．为??第ｐ个域中第ｙ个神经元与第Ａ个域中第纟个祌经完的连接强度；／ｐ／（〇为第??Ｐ个域中第＿／个神经元的激活函数；／Ａ，为第々个域中第ｚ’个神经元的外部输??入。??／、、、?／＼、??图１－３多向联想记忆网络结构??目前，已有很多关于联想记忆［ｌ４Ｈｌ８】与忆阻神经网络［ｌ９Ｈ２３］方面的研宄成??果。但针对联想记忆类脑忆阻神经网络的动力学研宄还寥寥无几，因此本文??将着重对由Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络结构与忆阻器数学模型共同构成的联想记忆类??脑忆阻神经网络同步控制及稳定性分析问题进行研宄。??１．２．２单向联想记忆类脑忆阻神经网络模型及稳定性研究??联想记忆类脑忆阻神经网络与传统联想记忆神经网络相比，不同之处在??于，该类网络可利用阻值变化的忆阻器来代替传统神经网络中阻值固定的电??阻，进而实现对神经元间连接权值的模拟，使网络连接权值成为依赖于状态??变化的变量，而网络自身则成为一种状态可切换系统，以此达到对真实脑神??经元网络连接的合理模拟，从而更加客观的对大脑认知功能进行分析。??忆阻神经网络是一个规模巨大的集成电路，根据基尔霍夫电流定律，第??／个子系统的表达，如式（１－４）所示。??Ｃ，＾Ｆ?＝?￣?（Ｍ？?＋?Ｍ＾）?＋?Ｆ?＾（Ｏ?＋?ＺＭ＾．ｘｓｇｎ＾Ｃｘ／Ｏ）??Ｌ?，」?＞＝，?（１－４）??ｎ
本文编号：3410467
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１单向联想记忆网络结构??系统中每个神经元有两组输入，分别是外部恒定输入和其它神经元通过??突触反馈传来的输入，其模型表示为??
???Ｃ，．字＝?字＋?／，＋“?＝?１，２，＿．，，?（１－１）??ｙ＝ｌ?＇??其中，电压ｗ，⑴代表第／个神经元的输入；Ｃ，．和／？，．分别为第／个神经元的输??入电容和电阻，且两者呈并联关系以用来模拟生物神经元；／，．为第ｆ个神经??元的外部输入；，（？）是第ｙ个神经元的激活函数；％为第／个神经元与第＿／??个神经元之间的连接强度。??（２）双向联想记忆神经网络（ＢＡＭＮＮｓ）??Ｋｏｓｋｏ教授于１９８７年将Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络扩展为一种双层结构［｜２］（如??图１－２所示），形成双向联想记忆神经网络（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅ?Ｍｅｍｏｒｙ??Ｎｅｕｒａｌ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＢＡＭＮＮｓ），如式（１－２）所不。??＾ｌ?＝?－ａｉｘｉ（ｔ）?＋?ｆｊｗｉｉｆｉ（ｙｊ（ｔ））?＋?Ｉｉ，?ｉ?＝?＼，２，－，ｍ，??．ｄｔ?Ｍ?（１－２）??ｄｖ?（７）?＿２Ｌ??—：—＝－ｂｊｙｊ（０?＋?ＸｖｉｊＳｉ（Ｘｉ（ｔ））?＋?Ｊｒ?７?＝１，２，？?■?？，??ｄｆ?／＝ｉ??其中，ｘ，．（０表示第一个域中第ｆ个神经元在纟时刻的状态；ｔ（〇表示第二个??域中第ｊ个神经元在，时刻的状态；％＞〇，ｂ＞〇分别表示第一个域中第＾??个神经元与第二个域中第ｙ个神经元的自衰减系数。??图１＿２双向联想记忆网络结构??／，（．）和ｇ，（．）分别为第二个域中第■／＿个神经元和第一个域中第ｚ＇个神经元??的激活函数；Ｗ／，为第二个域中第７个神经元与第一个域中第／个神经元的连??接权值系数；％为第一个域中第／个神经元与第二个域中第个神经元的连??接权值系数；／，和Ｊ，分别为第
?（０＋Ｚ?Ｚ?ｗｐｊＪｐｊ?＾ＰＪ?（０）＋＾?＞?（１?＿３）??ｅｌｆ?Ｐ＝＼?Ｊ＝］??ｐ羊ｋ??其中，Ａ：?＝?ｌ，２，．．．，ｗ，?ｆ?＝?ｌ，２，．．．，％；?ｘｂ＋⑴表示第左个域中第／个神经元在ｆ??时刻的状态；ｘｐ；（〇表示第尸个域中第＿／个神经元在纟时刻的状态；ｗＭ，．为??第ｐ个域中第ｙ个神经元与第Ａ个域中第纟个祌经完的连接强度；／ｐ／（〇为第??Ｐ个域中第＿／个神经元的激活函数；／Ａ，为第々个域中第ｚ’个神经元的外部输??入。??／、、、?／＼、??图１－３多向联想记忆网络结构??目前，已有很多关于联想记忆［ｌ４Ｈｌ８】与忆阻神经网络［ｌ９Ｈ２３］方面的研宄成??果。但针对联想记忆类脑忆阻神经网络的动力学研宄还寥寥无几，因此本文??将着重对由Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络结构与忆阻器数学模型共同构成的联想记忆类??脑忆阻神经网络同步控制及稳定性分析问题进行研宄。??１．２．２单向联想记忆类脑忆阻神经网络模型及稳定性研究??联想记忆类脑忆阻神经网络与传统联想记忆神经网络相比，不同之处在??于，该类网络可利用阻值变化的忆阻器来代替传统神经网络中阻值固定的电??阻，进而实现对神经元间连接权值的模拟，使网络连接权值成为依赖于状态??变化的变量，而网络自身则成为一种状态可切换系统，以此达到对真实脑神??经元网络连接的合理模拟，从而更加客观的对大脑认知功能进行分析。??忆阻神经网络是一个规模巨大的集成电路，根据基尔霍夫电流定律，第??／个子系统的表达，如式（１－４）所示。??Ｃ，＾Ｆ?＝?￣?（Ｍ？?＋?Ｍ＾）?＋?Ｆ?＾（Ｏ?＋?ＺＭ＾．ｘｓｇｎ＾Ｃｘ／Ｏ）??Ｌ?，」?＞＝，?（１－４）??ｎ
本文编号：3410467
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3410467.html
教材专著
