一种全功能巴甫洛夫联想记忆及恐惧学习的忆容仿生电路制造技术

本发明专利技术提出了一种全功能巴甫洛夫联想记忆及恐惧学习的忆容仿生电路，设计了嗅觉神经元模块、听觉神经元模块、视觉神经元模块、痛感神经元模块、听觉嗅觉联想神经元模块、视觉嗅觉联想神经元模块、视听觉联想神经元模块、听觉痛感联想神经元模块和视觉痛感联想神经元模块的九个神经元模块。本发明专利技术使用忆容构建的神经元模块具有更加节能、权重变化更加直观的优势，九个神经元模块的相互连接实现了四种信号的两两不同信号间包括学习、遗忘、二次学习、二次遗忘、艾宾浩斯遗忘、刺激间隔学习、延时学习、阻塞、阻塞恢复、二次调节、间歇性刺激促进、潜在抑制和三种不同情况下的恐惧学习在内的联想学习过程，拓宽了使用硬件实现生物仿生电路的可能性。路的可能性。路的可能性。

【技术实现步骤摘要】
一种全功能巴甫洛夫联想记忆及恐惧学习的忆容仿生电路


[0001]本专利技术涉及神经网络电路的
，尤其涉及一种全功能巴甫洛夫联想记忆及恐惧学习的忆容仿生电路。

技术介绍

[0002]在2009年，Ventra与Pershin联合“忆阻器之父”蔡少棠教授在Proceedings of the IEEE上将忆阻器的概念和理论拓展到了电容型器件和电感型器件领域，并据此提出了忆容系统和忆感系统。忆容器作为新型非线性无源器件，其容值与输入电压/电荷的历史相关，是与忆阻器等共同构建类似于忆阻系统超低能耗神经网络的理想器件，相比基于忆阻的神经形态计算，基于忆容的神经形态计算在神经元接收与发射信号上消耗的能量更少，忆容在断电后可以保存断电前的容值状态及所存电荷量，忆容神经形态计算电路的运作原理也更贴合实际生物的神经元间信号传输方式。
[0003]联想学习是当生物受到条件刺激和非条件刺激时，持续一段时间之后，两种刺激会在生物认知中产生联系。恐惧学习是生物体学习对于某种物体的恐惧反应。一些学者已经提出了基于忆阻的联想学习或情感电路，但没有使用忆容实现包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全功能巴甫洛夫联想记忆及恐惧学习的忆容仿生电路，其特征在于，包括输入信号端I1‑
I4、嗅觉神经元模块、痛感神经元模块、听觉神经元模块、视觉神经元模块、听觉痛感联想神经元模块、视觉痛感联想神经元模块、听觉嗅觉联想神经元模块、视觉嗅觉联想神经元模块、视听联想神经元模块和输出信号端O1‑
O2，代表积极刺激信号的输入信号端I1与嗅觉神经元模块的输入端相连接；代表消极刺激信号的输入信号端I3与痛感神经元模块的输入端相连接；代表中性刺激信号的输入信号端I2分别与听觉神经元模块、听觉嗅觉联想神经元模块、听觉痛感联想神经元模块和视听觉联想神经元模块的输入端相连接，代表中性刺激信号的输入信号端I4分别与视觉神经元模块、视觉嗅觉联想神经元模块、视觉痛感联想神经元模块和视听联想神经元模块的输入端相连接；所述嗅觉神经元模块的输出端分别与听觉嗅觉联想神经元模块和视觉嗅觉联想神经元模块的输入端相连接；所述痛感神经元模块的输出端分别与听觉痛感联想神经元模块、视觉痛感联想神经元模块和输出突出模块的输入端相连接；所述听觉神经元模块的输出端分别与痛感神经元模块、视听联想神经元模块和听觉嗅觉联想神经元模块相连接，视觉神经元模块的输出端分别与痛感神经元模块、视听联想神经元模块和视觉嗅觉联想神经元模块的输入端相连接，痛感神经元模块的输出端分别与听觉痛感联想神经元模块、视觉痛感联想神经元模块的输入端相连接，听觉痛感联想神经元模块的输出端分别与听觉嗅觉联想神经元模块的输入端、输出突出模块的输入端相连接，视觉痛感联想神经元模块的输出端分别与视觉嗅觉联想神经元模块、输出突出模块的输入端相连接；所述听觉嗅觉联想神经元模块的输出端分别视听联想神经元模块、视觉嗅觉联想神经元模块的输出端和输出突触模块的输入端相连接；所述视觉嗅觉联想神经元模块的输出端分别与听觉嗅觉联想神经元模块、视听联想神经元模块的输出端和输出突触模块的输入端相连接；所述视听联想神经元模块的输出端与输出突出模块的输入端相连接，输出突出模块的输出端分别得到输出信号端O1和输出信号端O2。2.根据权利要求1所述的全功能巴甫洛夫联想记忆及恐惧学习的忆容仿生电路，其特征在于，所述嗅觉神经元模块包括忆容MC1、数学运算单元ABM1、第一积分电路、第一电压比较器、NMOS管T1和第一压控单元，所述输入信号端I1分别与电阻R1的一端和第一压控单元的一输入端相连接，电阻R1的另一端分别与忆容MC1的正端、数学运算单元ABM1的一输入端，忆容MC1的负端分别与数学运算单元ABM1的另一输入端和NMOS管T1的栅极相连接，NMOS管T1的漏极接电源V1的正极，电源V1的负极和NMOS管T1的源极均接地；所述数学运算单元ABM1的输出端与第一积分电路的输入端相连接，第一积分电路的输出端与第一电压比较器的输入端相连接，第一电压比较器的输出端与第一压控单元的另一输入端相连接，第一压控单元的输出端为输出端U1，输出端U1分别与听觉嗅觉联想神经元模块和视觉嗅觉联想神经元模块的输入端相连接。3.根据权利要求1或2所述的全功能巴甫洛夫联想记忆及恐惧学习的忆容仿生电路，其特征在于，所述听觉神经元模块和视觉神经元电路均包括第一忆容、第一数学运算单元、第二积分电路、第三积分电路、第二电压比较器、第三电压比较器、第一反相放大器、第一求和放大器电路、第三反相放大器、第一反相比例放大器、第四反相放大器和第二压控单元，输入信号端I2或输入信号端I4分别与第一电阻的一端和第二压控单元的一输入端相连接，第二积分器的输出端与第三电压比较器的输入端相连接，第三电压比较器的输出端与第一NMOS管的栅极相连接，第一NMOS管的源极与第一电源的正极相连接，第一电源的负极接地，
第一NMOS管的漏极分别与第二电阻的一端和第一反相放大器的输入端相连接，第二电阻的另一端接地，第一反相放大器的输出端通过第三电阻分别与第一电阻的另一端、第一求和放大器电路的输入端相连接，第一求和放大器电路的输出端与第三反相放大器的输入端相连接，第三反相放大器的输出端通过第四电阻分别与第一忆容的正端、第一数学运算单元的一输入端相连接，第一忆容的负端分别与第一数学运算单元的另一输入端、第二NMOS管的栅极相连接，第二NMOS管的漏极与第二电源的正极相连接，第二NMOS管的源极和第二电源的负极均接地；所述第一数学运算单元的输出端分别与第二积分电路和第三积分电路的输入端相连接，第二积分电路的输出端通过第五电阻分别与第三电源的正极、第三NMOS管的源极相连接，第三电源的负极与第一二极管的负极相连接，第一二极管的正极接地；所述第三积分电路的输出端与第二电压比较器的输入端相连接，第二电压比较器的输出端与第三NMOS管的栅极相连接，第三NMOS管的漏极分别与第六电阻的一端和第一反相比例放大器的输入端相连接，第六电阻的另一端接地，第一反相比例放大器的输出端与第四反相放大器的输入端相连接，第四反相放大器的输出端为听觉神经元模块或视觉神经元电路的第一输出端，第一输出端与第二压控单元的另一输入端相连接，第二压控单元的输出端为听觉神经元模块或视觉神经元电路的第二输出端；听觉神经元模块和视觉神经元电路的第二输出端均与视听联想神经元模块的输入端相连接；听觉神经元模块的第一输出端分别与痛感神经元模块、听觉嗅觉联想神经元模块的输入端相连接，视觉神经元模块的第一输出端分别与痛感神经元模块、视觉嗅觉联想神经元模块的输入端相连接。4.根据权利要求3所述的全功能巴甫洛夫联想记忆及恐惧学习的忆容仿生电路，其特征在于，所述痛感神经元模块包括忆容MC3、数学运算单元ABM3、第四积分电路、第五积分电路、第四电压比较器、第五电压比较器、第二反相放大器、第二求和放大器电路、第五反相放大器、第六电压比较器、第六反相放大器、第三压控单元和第四压控单元，输入信号端I3分别与第七电阻的一端、第三压控单元的一输入端和第四压控单元的一输入端相连接，第四积分器的输出端与第五电压比较器的输入端相连接，第五电压比较器的输出端与第四NMOS管的栅极相连接，第四NMOS管的源极与第四电源的正极相连接，第四电源的负极接地，第四NMOS管的漏极分别与第八电阻的一端和第二反相放大器的输入端相连接，第八电阻的另一端接地，第二反相放大器的输出端通过第九电阻分别与第七电阻的另一端、第二求和放大器电路的输入端相连接，第二求和放大器电路的输出端与第五反相放大器的输入端相连接，第五反相放大器的输出端通过第十电阻分别与忆容MC3的正端、数学运算单元ABM3的一输入端相连接，忆容MC3的负端分别与数学运算单元ABM3的另一输入端、第五NMOS管的栅极相连接，第五NMOS管的漏极与第五电源的正极相连接，第五NMOS管的源极和第五电源的负极均接地；所述数学运算单元ABM3的输出端分别与第四积分电路和第五积分电路的输入端相连接，第四积分电路的输出端通过第十一电阻分别与第六电源的正极、第六NMOS管的源极相连接，第六电源的负极与第二二极管的负极相连接，第二二极管的正极接地；所述第五积分电路的输出端与第四电压比较器的输入端相连接，第四电压比较器的输出端与第六NMOS管的栅极相连接，第六NMOS管的漏极分别与第十二电阻的一端和第六电压比较器的输入端相连接，第十二电阻的另一端接地，第六电压比较器的输出端与第六反相放大器的输入端相连接，第六反相放大器的输出端与第一电压求和模块的输入端相连接，第一电压求和模块的输出端为痛感神经元模块的输出端U4，听觉神经元模块的第一输出端与第三压控
单元的另一输入端相连接，第三压控单元的输出端为痛感神经元模块的输出端U5，听觉神经元模块的第一输出端与第四压控单元的另一输入端相连接，第四压控单元的输出端为痛感神经元模块的输出端U6。5.根据权利要求4所述的全功能巴甫洛夫联想记忆及恐惧学习的忆容仿生电路，其特征在于，所述听觉痛感联想神经元模块和视觉痛感联想神经元模块均包括第二电压求和模块、第五压控单元、第三电压求和模块、第二忆容、第二数学运算单元、第六积分电路、第七积分电路、第七电压比较器、第八电压比较器、第七反相放大器、第九电压比较器、第十电压比较器和第六压控单元，输入信号端I2或输入信号端I4分别与第二电压求和模块的一输入端和第六压控单元的一输入端相连接，痛感神经元模块的输出端U5或输出端U6分别与第一或门的一输入端、第五压控单元的一输入端、第二电压求和模块的另一输入端相连接，第二电压求和模块的输出端与第六压控单元的另一输入端相连接，第六压控单元的输出端与第三电压求和模块的一输入端相连接，第三电压求和模块的另一输入端与第七反相放大器的输出端相连接，第三电压求和模块的输出端通过第十三电阻分别与第二忆容的正端、第二数学运算单元的一端相连接，第二忆容的负端分别与第二数学运算单元的另一端、第七NMOS管的栅极相连接，第七NMOS管的漏极与第七电源的正极相连接，第七电源的负极、第七NMOS管的源极均接地；所述第二数学运算单元的输出端分别与第六积分电路、第七积分电路的输入端相连接，第六积分电路的输出端通过第十四电阻分别与第八电源的正极、第十五电阻的一端、第八NMOS管的源极相连接，第八电源的负极一第三二极管的负极相连接，第三二极管的正极接地，所述第十五电阻的另一端与第八电压比较器的输入端相连接，第八电压比较器的输出端与第九NMOS管的栅极相连接，第九NMOS管的源极与第九电源的正极相连接，第九电源的负极接地，第九NMOS管的漏极分别与第十七电阻的一端、第七反相放大器的输入端相连接；所述第七积分电路的输出端与第七电压比较器的输入端相连接，第七电压比较器的输出端与第八NMOS管的栅极相连接，第八NMOS管的漏极与第十六电阻的一端、第九电压比较器的输入端相连接，第十六电阻的另一端、第十七电阻的另一端接地；所述第九电压比较器的输出端分别与第一电容的一端、第六压控单元的另一输入端、第十电压比较器的输入端相连接，第一电容的另一端接地，第六压控单元的输出端与第一或门的另一输入端相连接，第一或门的输出端为听觉痛感联想神经元模块或视觉痛感联想神经元模块的第一输出端，第十电压比较器的输出端与第四电压求和模块的一输入端相连接，第四电压求和模块的另一输入端通过第十电源接地，第四电压求和模块的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：王延峰，杨飞飞，陈柏任，岳乙，高培龙，翟宇，孙军伟，王英聪，凌丹，王妍，刘鹏，黄春，刘娜，雷霆，方洁，余培照，张勋才，兰奇逊，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：