忆阻器在人工神经网络方面的研究应用

忆阻器是一种具有类似突触特性、记忆特性的新型非线性器件,它具有无源性,低耗能,记忆特性以及纳米尺度等特点,因此常用于构建结构简单、权值灵活可调、集成度高的人工神经网络。而人工神经网络是现代信息处理和智能控制领域的一个重要方法,将忆阻器应用于人工神经网络方面将会加速实现人工智能时代的到来。此方面的研究有许多,比如忆阻器实现神经元电路的研究,忆阻器的智能PID控制器等,本文列举概括了忆阻器在人工神经网络方面的研究应用。     

忆阻器堆叠交叉阵列漏电流问题研究进展

忆阻器是一种新型的非易失性存储器,具有结构简单、功耗低、集成密度高、类突触性质等特点。忆阻器主要以交叉阵列的形式作为人工突触,被用于构造人工神经网络,然而,忆阻器的交叉阵列面临着潜在的通路漏电流问题,这阻碍了忆阻器的进一步应用。文章简要分析了忆阻器堆叠交叉阵列产生漏电流的原因,主要介绍了二极管-忆阻器、选通器-忆阻器、晶体管-忆阻器等多种抑制漏电流的方案,总结并展望了超大规模集成忆阻器的应用前景。     

基于忆阻器-CMOS晶体管的逻辑电路及其应用

针对传统组合逻辑电路存在的硬件资源利用率低和功耗高等问题,提出了一种基于忆阻器和CMOS晶体管的存算一体化组合逻辑电路设计方案。利用忆阻器存算一体、结构简单、与CMOS器件兼容等特性,减少了电路元器件数量。首先利用忆阻器的非易失性和阻变特性,设计忆阻与门、或门,结合CMOS晶体管实现与非门、或非门;然后,利用器件存算一体特性,提出了4R2T结构的异或门及同或门电路;最后,基于忆阻逻辑完备集设计了乘法器电路和图像加密电路,并采用LTspice验证电路功能正确性。结果表明,相比传统电路,所设计的乘法器电路元器件数量减少了50%,具有低功耗特性;所设计的图像加密电路具有良好的加密和解密效果,提升了运算效率。     

一种改进的忆阻器的SPICE模型及其仿真

忆阻器(Memristor)是一种具有记忆功能的无源电子元件,其概念由蔡少棠于1971年提出.2008年HP实验室发现了一种基于电阻开关的二端非易失记忆器件,从而证实了忆阻器的存在.在研究HP实验室发现的忆阻器的基础上,分析了目前一些忆阻器模型的优缺点,设计了一种改进的忆阻器模型.经过PSPICE仿真验证,该模型成功地模拟了HP实验室发现的忆阻器物理模型的基本特性.     

第四种无源电子元件忆阻器的研究及应用进展

忆阻器是一类具有电阻记忆行为的非线性电路元件,被认为是除电阻、电容、电感外的第四个基本电路元件。综述了忆阻器和忆阻系统概念的产生与发展过程,实现忆阻功能的几种模型与机理,如边界迁移、自旋阻塞、绝缘体-金属转变、丝导电、氧化还原反应等。阐述了忆阻器和忆阻系统在模型分析、生物记忆行为仿真、基础电路和器件设计方面的应用前景。     

基于忆阻器的低通滤波器设计

忆阻器是一种新型的非线性二端无源器件,具有电阻、电容和电感所不具备的记忆特性.使用忆阻器和由忆阻器构成的忆容等效电路设计了二阶无源低通滤波电路和有源低通滤波电路.SPICE仿真实验结果证实了设计的可行性.所设计的低通滤波电路在电路参数调整和稳定性方面相比于传统的低通滤波电路具有较大的优势.     

基于忆阻器的混沌、存储器及神经网络电路研究进展

忆阻器是除电阻、电容、电感之外发现的第4种基本电子元件,它是一种具有记忆特性的非线性器件,可用于混沌、存储器、神经网络等电路与系统的实现。该文对基于忆阻器的混沌电路、存储器、神经网络电路的设计与神经动力学的国内外研究进行了综述,并给出了对它们的研究展望。     

基于忆阻器的Simulink模型及其特性分析

忆阻器是纳米级尺寸、非易失性的两端无源性器件,在数据存储、图像处理和模拟神经网络突触等方面有很大的优势。为了研究忆阻器的特性,在理想的忆阻器模型的基础下,搭建了2种不同窗函数的忆阻器Simulink模型。通过Matlab仿真研究了不同的输入激励以及模型的变化对忆阻器的影响,获得了关于忆阻器的许多新特性和一些重要的结果,并与已知的忆容器和忆感器的输入输出特性作了对比,说明忆阻器与忆容器、忆感器具有相似的特性。仿真结果表明忆阻器在应用方面的具有很大的潜力。     

忆阻器特性及其在电路设计中的应用

介绍了忆阻器的起源与发展历程,讨论了忆阻器的端口特性及其在电路设计中的应用,并将忆阻器的端口特性与电阻、电感、电容元件作比较;其次,讨论了目前比较常见的四种忆阻器的数学模型及其特点;最后,根据忆阻器具有的非线性特性和特殊的记忆功能,分析了其构成混沌电路、滤波电路及波形发生电路时,电路所具有的特殊性能。     

新型忆阻器混沌电路及其在图像加密中的应用

忆阻器是一种拥有记忆功能的电阻,目前忆阻器的研究热点及难点在于新模型的建立以及相关方面的应用。该文提出一种基于双曲正弦函数的新型磁控忆阻器模型,通过分析电压和电流的相轨迹关系,发现其具有典型的忆阻器电压-电流特性曲线。利用新建的忆阻器模型构造新型忆阻混沌系统,通过数值仿真绘出新系统的相轨迹图、分岔图、Lyapunov 指数谱等,分析了不同参数时系统的混沌演化过程。另外,基于电路仿真软件Multisim研制了实验仿真电路, 该电路结构简单、易于实际制作,且仿真实验与理论分析结论十分吻合,证实了提出的忆阻混沌系统电路在物理上是可以实现的。最后,利用新系统混沌序列对图像进行加密,重点分析了加密直方图、相邻像素相关性以及抗攻击能力与密钥敏感性,结果表明新系统对图像密钥及明文都非常敏感,密钥空间较大,新提出的忆阻混沌系统应用于图像加密具有较高的安全性能。