信息存储和逻辑运算相融合的忆阻神经形态系统及其应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61571372
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0111.信号理论与信号处理
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

With the dramatic increase in the amount of information, and higher information processing requirement, more intelligent and more diminutive information processing system are expected urgently. With regard to the fact that memristor can memory information as a human brain, it is expected to change the way of modern intelligent information processing completely. The project combines state-of-the-art circuit technology and biological science achievements to construct bionic intelligent information processing systems, in which information processing and storing are set in a single unit: (1) Designing binary-valued storage, multi-valued storage and analog storage of memristor-based memory cells using resistance random access memory (RRAM) technology; (2) Building memristor-based logical units to achieve Boolean operations and complex logic operations according to the switching characteristics of memristor; (3) importing biological intelligence learning rule to the integrate storage and logical function units organically to construct information processing storage units that are similar to biological brain neurons; (4) investigating the applications of the system in the logic operation, image processing, video tracking and so on. The system has the advantages of intelligence, miniaturization and low power consumption, so this project may effectively promote the integration of storage technology and information processing technology. The achievements of this project will provide important theoretical and practical foundations for developing intelligent information processing system. Studying in this field is still immature in the world, which has promising theoretical value and extremely competitive application prospects.
随着信息量的急剧增长和信息处理要求的不断提高,人们迫切需要更加智能化和微型化的信息处理系统。忆阻器具有类似于人类大脑的“记忆”功能,有望彻底改变现有的信息处理方式。本项目将电路和生命科学领域的最新研究成果相结合,研究信息存储和逻辑运算相融合的神经形态系统:利用阻变存储技术,构建二值、多值和模拟的忆阻存储单元;探究忆阻开关特性,构建逻辑运算单元,实现布尔逻辑和数值运算;引入生物智能学习规则,构造仿生神经细胞单元,实现存储和运算的有机融合;采用交叉阵列和三维堆叠结构,构建适合于超大规模集成电路实现的新型神经形态系统,并探讨其在逻辑运算、图像处理和视频跟踪等方面的应用。该系统具有智能化、微型化和低功耗等优势。研究成果将有效推进信息存储和处理技术的有机融合,为开发下一代智能信息处理系统提供重要的理论和实践依据。本项目拟开展的工作在国际上还处于萌芽状态,具有重要的理论研究价值和极具竞争力的应用前景。

结项摘要

根据项目任务书,本项目将电路和生命科学领域的最新研究成果相结合,研究了信息存储和逻辑运算相融合的神经形态系统。(1)利用阻变存储技术,构建二值、多值和模拟的忆阻存储单元;(2)探究忆阻开关特性,构建逻辑运算单元,实现布尔逻辑和数值运算;(3)引入生物智能学习规则,构造仿生神经细胞单元,实现存储和运算的有机融合;(4)采用交叉阵列和三维堆叠结构,构建适合于超大规模集成电路实现的新型神经形态系统,并探讨其在逻辑运算、图像处理和视频跟踪等方面的应用。该系统具有智能化、微型化和低功耗等优势。研究成果有效推进了信息存储和处理技术的优惠融合,为开发下一代智能信息处理系统提供重要的理论和实践依据。本项目开展的工作在国际上还处于萌芽状态,具有重要的理论研究价值和极具竞争力的应用前景。在项目研究期间圆满完成了预定的研究目标,我们在IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL NETWORKS AND LEARNING SYSTEMS, IET CIRCUITS DEVICES & SYSTEMS, MATHEMATICAL PROBLEMS IN ENGINEERI NGIEEE和中国科学F辑: 信息科学等国内外知名杂志上发表学术论文65篇,其中SCI检索31篇,EI检索15篇,申请国家发明专利9项。2名博士研究生和16名硕士研究生已经在此项目中获益。

项目成果

期刊论文数量(59)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(9)
双极性脉冲忆阻桥电子突触神经网络及图像处理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国科学:信息科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯广;段书凯;王丽丹
  • 通讯作者:
    王丽丹
基于自适应九点算法的智能交通灯控制系统
  • DOI:
    10.13718/j.cnki.xsxb.2017.03.026
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    西南师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭秀珍;王丽丹;何真承;范玥;汪静;段书凯
  • 通讯作者:
    段书凯
Multi-process image encryption scheme based on compressed sensing and multi-dimensional chaotic system
基于压缩感知和多维混沌系统的多进程图像加密方案
  • DOI:
    10.7498/aps.68.20190553
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Shi Hang;Wang Li Dan
  • 通讯作者:
    Wang Li Dan
Globally exponential stability of delayed impulsive functional differential systems with impulse time windows
具有脉冲时间窗的时滞脉冲函数微分系统的全局指数稳定性
  • DOI:
    10.1007/s11071-015-2594-z
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Nonlinear Dynamics
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang Huamin;Duan Shukai;Li Chu;ong;Wang Lidan;Huang Tingwen
  • 通讯作者:
    Huang Tingwen
Markov Chain Based Efficient Defense Against Adversarial Examples in Computer Vision
基于马尔可夫链的计算机视觉对抗样本的高效防御
  • DOI:
    10.1109/access.2018.2889409
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhou Yue;Hu Xiaofang;Wang Lidan;Duan Shukai;Chen Yiran
  • 通讯作者:
    Chen Yiran

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其他文献

忆容器的Simulink模型及其主要特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Journal of the University of Electronic Science and Technology of China
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何朋飞;王丽丹;段书凯;李传东
  • 通讯作者:
    李传东
忆阻细胞神经网络及图像去噪和边缘提取中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    西南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高士咏;段书凯;王丽丹
  • 通讯作者:
    王丽丹
PID controller based on memristive CMAC network
基于忆阻CMAC网络的PID控制器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Abstract and Applied Analysis
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽丹;方晓燕;段书凯;廖小峰
  • 通讯作者:
    廖小峰
A Chaotic Attractor in Delayed Memristive System
延迟忆阻系统中的混沌吸引子
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Abstract and Applied Analysis
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段书凯;王丽丹
  • 通讯作者:
    王丽丹
基于忆阻器-CMOS 的通用逻辑电路及其应用
  • DOI:
    10.1360/n112018-00247
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中 国 科 学: 信 息 科 学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨辉;段书凯;董哲康;王丽丹;胡小方;尚柳汀
  • 通讯作者:
    尚柳汀

其他文献

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王丽丹的其他基金

面向神经形态芯片的忆阻交叉阵列制备、脉冲控制与应用
  • 批准号:
    62076207
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于STDP规则和忆阻器突触的神经形态系统及VLSI实现
  • 批准号:
    61101233
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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