面向固定时间控制的忆阻模糊神经形态系统的分析与设计

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61906070
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0601.人工智能基础
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The computing capability of current microprocessors faces the bottleneck of the Von-Neumann architecture and the restriction of Moore's Law, which makes traditional chips approach the theoretical performance limits. The emergence of neuromorphic chips provides novel methods to solve these two problems. Memristor has state memory characteristics and nonlinear electrical properties, it is an ideal device to realize the synaptic function of a neuron. This project attempts to employ theories of differential inclusion, the comparison strategy, and fuzzy analysis to investigate fixed-time stabilization of memristive fuzzy neuromorphic systems and fixed-time synchronization of coupled memristive fuzzy neuromorphic systems, considering the effect of fixed-time behavior from hybrid time-varying delays and topology structure, it provides theoretical approaches and new techniques for fixed-time analysis of memristor-based fuzzy neuromorphic systems. Meanwhile, by utilizing the nonvolatility and the feature of continuous multi-resistance of memristor, the multi-valued dynamical storage technology of neuromorphic systems based upon memristive crossbar arrays and fuzzy logics is designed, the system model and storage technology are optimized. Combining with simulation software, the neuron synapse is designed based on memristor, via incorporating fuzzy logic inference, memristive fuzzy neuromorphic circuit can be built to validate the theoretical results. The research of this project will play positive roles in complex system analysis, fixed-time control, multi-value storage, and optimization design.
现代微处理器计算能力面临冯诺依曼架构的瓶颈和摩尔定律的限制,使得传统芯片已经接近理论性能极限。神经形态芯片的出现为解决这两方面难题提供了新思路。忆阻器具有状态记忆特性和非线性电学性能,是实现神经元突触功能的理想器件。本项目拟利用微分包含理论、比较原理和模糊分析,研究忆阻模糊神经形态系统的固定时间镇定和耦合忆阻模糊神经形态系统的固定时间同步,考虑混合多时滞与拓扑结构对系统固定时间行为的影响,为基于忆阻的模糊神经形态系统的固定时间分析提供理论方法与新技术。同时,利用忆阻的非易失性和连续多阻值特性,设计基于忆阻交叉阵列和模糊逻辑的神经形态系统的多值动态存储技术,并优化系统模型与存储技术。结合仿真软件,设计基于忆阻的神经元突触,融合模糊逻辑推理,搭建忆阻模糊神经形态电路以验证理论结果。本项目的研究将对复杂系统分析、固定时间控制、多值存储与优化设计等研究方向产生积极作用。

结项摘要

本项目从时滞神经网络出发,利用比较方法和不等式技巧研究了忆阻神经网络的全局吸引性和全局指数镇定,分析了双向联想记忆神经网络的全局稳定性。设计模糊间歇控制策略,在Filippov微分包含意义下讨论了模糊忆阻神经网络的全局指数镇定。通过构建有限时间比较函数考虑了时滞神经网络的有限时间控制,给出了收敛时间估计,与现有结果相比简化了控制器设计与证明过程。依托本项目共发表6篇IEEE汇刊常文,其中3篇IEEE Transactions on Cybernetics,2篇IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems,1篇IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems。项目主持人2020年11月入职华中科技大学人工智能与自动化学院,担任副教授和硕士生导师,2022年9月获批国家自然科学基金面上项目,2022年11月获亚太神经网络学会青年研究学者奖。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Finite-time synchronization of neural networks with infinite discrete time-varying delays and discontinuous activations
具有无限离散时变延迟和不连续激活的神经网络的有限时间同步
  • DOI:
    10.1109/tnnls.2021.3110880
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, doi: 10.1109/TNNLS.2021.3110880
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yin Sheng;Zhigang Zeng;Tingwen Huang
  • 通讯作者:
    Tingwen Huang
Global exponential stability of memristive neural networks with mixed time-varying delays
具有混合时变延迟的忆阻神经网络的全局指数稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Yin Sheng;Tingwen Huang;Zhigang Zeng;Xiangshui Miao
  • 通讯作者:
    Xiangshui Miao
Finite-time stabilization of competitive neural networks with time-varying delays
时变延迟的竞争神经网络的有限时间稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Cybernetics
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Yin Sheng;Zhigang Zeng;Tingwen Huang
  • 通讯作者:
    Tingwen Huang
Exponential stabilization of inertial memristive neural networks with multiple time delays
多时延惯性忆阻神经网络的指数稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Cybernetics
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Yin Sheng;Tingwen Huang;Zhigang Zeng;Peng Li
  • 通讯作者:
    Peng Li
Global stability of bidirectional associative memory neural networks with multiple time-varying delays
具有多个时变延迟的双向联想记忆神经网络的全局稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Cybernetics
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Yin Sheng;Zhigang Zeng;Tingwen Huang
  • 通讯作者:
    Tingwen Huang

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其他文献

其他文献

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耦合模糊神经网络的同步控制理论及其在多无人艇协同控制中的应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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