计算物理 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (2): 243-252.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8847
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收稿日期:
2023-10-23
出版日期:
2025-03-25
发布日期:
2025-04-08
通讯作者:
韦笃取
作者简介:
代志伟, 硕士研究生, 主要研究方向为忆阻神经网络动力学行为分析与控制
基金资助:
Zhiwei DAI, Duqu WEI*()
Received:
2023-10-23
Online:
2025-03-25
Published:
2025-04-08
Contact:
Duqu WEI
摘要:
通过磁控忆阻器的感应电流模拟电磁辐射, 研究电磁辐射效应下Newman-Watts(NW)小世界的正切型忆阻耦合Hindmarsh-Rose(HR)神经网络动力学行为。数值仿真发现: 增大耦合强度会促进神经元之间的同步和改变神经元的放电模式; 当电磁辐射效应作用时, 神经网络对初始值敏感, 同时通过哈密顿能量发现, 电磁辐射会增强神经元放电所需能量。当忆阻耦合与电磁辐射效应共同作用时, 电磁辐射强度越小, 忆阻耦合更能有效地促进网络同步。实验结果表明: 在电磁辐射效应下的正切型忆阻耦合神经网络对初始值状态敏感, 神经网络的同步行为和放电活动与耦合强度、电磁辐射有关。
代志伟, 韦笃取. 电磁辐射下正切型忆阻Hindmarsh-Rose神经网络的动力学研究[J]. 计算物理, 2025, 42(2): 243-252.
Zhiwei DAI, Duqu WEI. Dynamics of Tangent-type Memory Hindmarsh-Rose Neural Networks under Electromagnetic Radiation[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2025, 42(2): 243-252.
图1 不同k1值下两个忆阻HR神经元(i=40、80)的时间序列和相位图(k2=0) (a)、(d) k1=0.001;(b)、(e) k1=0.01;(c)、(f) k1=0.02
Fig.1 Time series and phase diagrams of two memristor at different k1 with HR neurons (i=40, 80) (k2=0) (a)、(d) k1=0.001;(b)、(e) k1=0.01;(c)、(f) k1=0.02
图2 不同k1值下,HR神经网络的空间模式(k2=0) (a) k1=0.001;(b) k1=0.01;(c) k1=0.02
Fig.2 Spatial mode of HR neural network at different k1 (k2=0) (a) k1=0.001; (b) k1=0.01; (c) k1=0.02
图4 不同k2值下两个忆阻HR神经元(i =40、80)的时间序列和相位图(k1=0)(a)、(d) k2=0.3;(b)、(e) k2=0.4;(c)、(f) k2=0.5
Fig.4 Time series and phase diagrams of two memristor HR neurons at different k2 (i=40, 80, k1=0)(a) and (d) k2=0.3;(b) and (e) k2=0.4;(c) and (f) k2=0.5
图5 不同k2值下,HR神经网络的空间模式(k1=0) (a) k2=0.3;(b) k2=0.4;(c) k2=0.5
Fig.5 Spatial mode of HR neural network at different k2 (k1=0) (a) k2=0.3; (b) k2=0.4; (c) k2=0.5
图6 神经元状态切换(k1=0,k2=0.3,ϕ1=1) (a)非负最大值分岔图;(b) ϕ2=-0.5,神经元膜电位时间序列;(c) ϕ2=-0.4,神经元膜电位时间序列
Fig.6 State switching with k1=0, k2=0.3, ϕ1=1 (a) non-negative maximum bifurcation diagram; (b) neuron membrane potential time series at ϕ2=-0.5; (c) neuron membrane potential time series at ϕ2=-0.4
图7 时序图对应的哈密顿能量图(a)神经元膜电位时间序列;(b)哈密顿能量图
Fig.7 Timing diagrams corresponding to Hamiltonian energy diagrams (a)nneuron membrane potential time series; (b)Hamilton energy map
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