局部有源忆阻器的神经形态动力学

在算力需求指数增长的驱动下,计算机芯片晶体管密度的微缩接近物理极限,传统存算分离的冯诺依曼计算架构已形成速度和功耗瓶颈,一种有希望的替代方案是基于忆阻器神经形态动力学的类脑计算。忆阻器能够模拟神经元和突触行为在物理层面直接处理与存储信息,可实现高效能、高算力和存算一体的类脑计算新架构。在文中主要介绍作者团队在局部有源忆阻器神经形态动力学研究方面的最新进展,其中包括局部有源忆阻器特性及建模,基于混沌边缘理论和局部有源忆阻器的人工神经元模型及其设计方法,忆阻神经元动作电位的动力学机理,对Smale悖论的理论解释和忆阻神经网络中的奇美拉态,以及忆阻神经元的物理实现及实验等。

中医外治法调控类风湿关节炎相关通路研究进展

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis, RA)是一种自身免疫性疾病,常以对称性小关节疼痛为早期临床表现,迁延难愈逐渐加重,常常累及多个关节最终造成关节炎畸形,使患者失去劳动能力。分子信号通路一直以来都是研究RA防治的关注焦点,研究发现RA病程发生发展与Janus激酶-信号转导与转录激活因子(JAK-STAT)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号通路、核因子κB(NF-κB)信号通路、NOD样受体蛋白3(NLRP3)信号通路、Toll样受体(TLRs)信号通路、Wnt信号通路、Notch信号通路、缺氧诱导因子1-α与血管内皮生长因子(HIF-1α/VEGF)信号通路、程序性死亡因子1与配体1(PD-1/PD-L1)信号通路、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路均有密切联系。近些年来中医外治法基于以上信号通路治疗RA的研究逐渐增多,逐步深入。本文通过查阅相关资料与报道,阐述以上通路与RA发病、防治的关系,并总结中医外治法调控以上信号通路防治类风湿性关节的研究成果,以期为临床选用中医外治法为治疗选择提供科学依据。

蔡氏结型忆阻器的简化及其神经元电路的硬件实现

蔡氏结型忆阻器(Chua corsage memristor,CCM)属于压控型局部有源忆阻器,具有复杂的动力学行为,在神经形态计算领域具有潜在的应用价值.根据静态电压-电流特性曲线,CCM可分为二翼、四翼和六翼型.本文基于神经形态行为的产生机制,将CCM的数学模型进行简化,简化后的模型表达式中无绝对值符号,且小信号等效电路的导纳函数与简化前完全相同.进一步采用简化的CCM模型与电容和电感元件相连,构建了三阶神经元电路.利用局部有源、混沌边缘、及李雅普诺夫指数等理论分析方法,预测了该神经元电路产生神经形态行为的参数域.根据简化的CCM数学模型,采用运算放大器、乘法器、电阻和电容等常用电路元件构建了该忆阻器的电路仿真器,并连接电容和电感进一步给出了神经元电路的硬件实现.实验结果表明该神经元电路可以产生丰富的神经形态行为,包括静息状态、周期尖峰、混沌状态、双峰响应、周期振荡现象、全或无现象和尖峰簇发现象.

电针对急性实验性高血压大鼠的降压效应及中枢机制探讨

实验用急性实验性高血压大鼠模型，电针“曲池”、“丰隆”穴，分别观察单独及协同的降压效应、电针对蓝斑核（ＬＣ）单位放电变化的影响及纳洛酮（Ｎａｌ）对电针降压作用的阻断作用。结果表明，单独针刺“曲池”或“丰隆”穴有显著降压作用、而两穴协同的降压作用明显优于单独针刺“曲池”或“丰隆”穴。电针“曲池”的降压作用可被静脉注射Ｎａｌ翻转。在电针“曲池”所致大鼠血压下降时，ＬＣ单位放电活动减少，提示电针对实验性高血压的降压作用与心输出量减少关系不大，与ＬＣ神经元活动抑制有关，内源性鸦片样物质的释放可能是这一降压机制的重要中间环节。

头针对脑梗塞患者血浆ET-1、MDA、NO的影响

方法 :将 10 0例脑梗塞患者随机分为头针治疗组和对照组。观察针刺前后患者神经功能缺损程度积分、血浆内皮素 (ET 1)、丙二醛 (MDA)、一氧化氮 (NO)水平 ,并与对照组比较。结果 :头针治疗后患者神经功能缺损程度积分显著减少 ,血浆ET 1、MDA水平显著降低 ,NO水平明显回升。结论 :头针对脑梗塞的治疗作用可能部分是通过抑制血管内皮细胞损伤或促进其修复 ,从而维护ET 1/NO拮抗平衡而实现 。

肺与肾关系理论的中西医结合初步认识

现代医学的飞速发展正从客观、微观的角度逐渐认识到中医理论的合理性。在中医整体观理论中,肺与肾在气机、水液代谢、经脉联属和五行理论的"母病及子""子病犯母"等方面有着密切的联系。西医学发现肺与肾在呼吸,水、电解质酸碱平衡和疾病的原发与继发等方面有相互代偿的作用,在慢性阻塞性肺气肿、尿毒症等疾病的发生发展以及传变中亦体现了相互影响的重要关系。文章从生理学、病理学、分子生物学和内分泌学角度初步认识中医理论中肺与肾的关系。

一个新的混沌系统及其电路设计与实现

提出了一个连续三维二次自治混沌系统。该系统与Lorenz、Rssler、Chen、Lü系统不同,它只含一个系统参数,但具有五个平衡点。通过理论分析、Lyapunov指数谱、分岔图以及电路设计与实验,验证了系统的混沌行为。

基于混沌占空置乱和DNA编码的图像加密算法

为了增强加密图像的安全性,提出一种新的基于混沌占空置乱和DNA编码的图像加密算法。首先根据一种离散混沌映射产生的伪随机序列使用占空法对图像矩阵的行和列进行随机交换,相比一般的混沌置乱大大提高了运算速度。然后利用另一种离散混沌映射产生两个伪随机序列分别对图像矩阵的前n行像素点和其余像素点进行异或运算生成加密图像。最后利用DNA编码规则,对图像矩阵中像素点灰度值的每两位二进制位分别进行对应的互补替换,达到图像扩散的目的,最终生成加密后的图像。对算法的统计特性、密钥敏感性及密钥空间进行仿真验证与分析,对算法的复杂性进行理论分析,分析结果显示该算法具有较高的安全性。

基于忆阻器的乘法器电路设计

忆阻器作为一种非易失性的新型电路元件,在数字逻辑电路中具有良好的应用前景。目前,基于忆阻器的逻辑电路主要涉及全加器、乘法器以及异或(XOR)和同或(XNOR)门等研究,其中对于忆阻乘法器的研究仍比较少。该文采用两种不同方式来设计基于忆阻器的2位二进制乘法器电路。一种是利用改进的"异或"及"与"多功能逻辑模块,设计了一个2位二进制乘法器电路,另一种是结合新型的比例逻辑,即由一个忆阻器和一个NMOS管构成的单元门电路设计了一个2位二进制乘法器。对于所设计的两种乘法器进行了比较,并通过LTSPICS仿真进行验证。该文所设计的乘法器仅使用了2个N型金属-氧化物-半导体(NMOS)以及18个忆阻器(另一种为6个NMOS和28个忆阻器),相比于过去的忆阻乘法器,减少了大量晶体管的使用。

一个磁控忆阻器混沌电路及其FPGA实现

忆阻器是一种新的电路元件。为研究忆阻器混沌的基本特性和实现方法,对一种三次光滑特性忆阻器混沌电路的基本动力学特性进行了深入分析,包括平衡点集及其稳定性,暂态混沌及其状态转移,提出了一种克服暂态混沌从而产生稳定混沌的方法,并基于FPGA研究了忆阻器混沌的数字化实现问题,获得了预期的实验结果。

基于改进型二维映射和DNA编码的图像加密

为了增加图像加密的安全性,提出一种基于改进型二维映射和脱氧核糖核酸(Deoxyribo Nucleic Acid,DNA)编码的图像加密算法。首先,结合Logistic映射、Sine映射和Henon映射的特点,设计了一种改进型二维离散混沌映射,具有较好的随机性且为满映射,适用于图像加密;然后,基于该混沌序列对图像明文进行DNA编码,通过DNA运算实现了图像的置乱和扩散,完成了图像的加密。仿真实验结果表明,该加密算法的像素数变化率(Number of Pixels Change Rate,NPCR)和统一平均变化强度(Unified Average Changing Intensity,UACI)均接近或高于理论计算值,峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)小于10,说明改进算法的明文和密钥敏感性高,能有效抵御差分攻击。

多涡卷超混沌电路及其耦合同步的仿真与实验研究

为了产生更复杂的混沌系统,本文利用两个(或更多)多涡卷混沌电路的耦合构成了多涡卷超混沌系统,两个这样的超混沌系统可以通过耦合达到同步。仿真和实验结果使此类超混沌系统及其同步得到了验证。

穴位埋线加艾灸对佐剂型关节炎大鼠P物质含量的影响及其对细胞因子的免疫调控作用

目的观察穴位埋线加艾灸对佐剂型关节炎P物质(SP)含量的影响及其对细胞因子的免疫调控作用。方法将大鼠随机分成正常对照组、模型组(佐剂型关节炎)、模型+埋线组、模型+艾灸组、模型+埋线加艾灸组。选用足三里、肾俞穴进行治疗。应用放射免疫法测定外周血、脊髓后角P物质含量的变化及外用血白介素-2(IL-2)、肿、瘤可坏死因子-a(TNF-α)含量的变化。结果三种方法均可改变佐剂型关节炎大鼠IL-2、TNF-α的含量,而穴位埋线加艾灸方法改变更明显(P<0.01),同时,外周血和脊髓后角中P物质的含量明显升高(P<0.01)。结论穴位埋线加艾灸对佐剂性关节炎大鼠机体免疫力有良性调节作用,其机理可能与相应P物质的合成和释放增多有关,并通过这些免疫递质对神经-内分泌-免疫调节网络发挥作用。

中药三七对急性局灶性脑缺血大鼠Nestin和BDNF表达的影响

目的:观察中药三七对急性局灶性脑缺血大鼠巢蛋白(Nestin)和脑源性神经营养因子(BDNF)表达的影响。方法:采用电热凝闭大鼠大脑中动脉法复制局灶性脑缺血模型,术后随机分为模型组、中药组,另设假手术组。观察中药三七对大鼠侧脑室室管膜下层(SVZ区)Nestin和大脑皮层BDNF表达的影响。结果:与空白对照组相比,模型组大鼠SVZ区Nestin和大脑上层(BDNF)免疫阳性细胞数增多(P<0.01);与模型组相比,中药组大鼠SVZ区Nestin和大鼠皮层(BDNF)免疫阳性细胞数增多(P<0.01)。结论:脑缺血后BDNF、Nestin的表达出现增高,说明BDNF、Nestin参与神经元内源性保护;中药三七能明显提高Nestin和BDNF在缺血脑内的表达,从而保护神经元、修复损伤。

实验教学理念与创新能力培养

研究了实验教学理念及其学生主体、创新和创新能力的主要内涵,阐述了先进的教学理念对创新人才培养的重要指导作用。从创新能力培养的角度出发,对基础性、设计性、综合性及创新性实验项目的内容、特点、教学目标以及对应的教学模式进行了详细分析。

先天性尿道下裂分型探讨

治疗尿道下裂的术式繁多,但没有任何一种术式能适合各种类型的尿道下裂,故应根据不同的类型选择恰当的术式。然而,现在国内外采用的分型方法也多种多样,很不统一。现根据对我科近年处理的未经治疗的120例尿道下裂的分析,结合文献复习,提出我们对尿道下裂分型的看法。

相干DCSK混沌通信系统的多用户噪声性能

为了定量描述混沌数字通信系统的多用户噪声性能 ,基于离散时间混沌序列 ,提出了相干DCSK(DifferentialChaosSniftKeying)系统在多用户噪声环境下误码性能的一种近似分析方法 ,获得了多用户、单用户误码性能及其理论上界的表达式 ,理论计算与计算机仿真结果一致 .结果表明 ,随着用户的增加其误码率显著下降 ,且存在一个较大的性能下界 .

RC－Nullor网络的一种拓扑分析方法及不定导纳矩阵的形成

本文提出了一种ＲＣ－ｎｕｌｌｏｒ网络拓朴分析的简便方法，并着重研究这种方法中不定导纳矩阵的直接形成．

混沌数字通信研究新进展

介绍了混沌数字通信系统研究的新进展。首先回顾了混沌数字通信的发展及其特点,对混沌键控调制方法的改进及其噪声性能进行了简要分析和综述。其次,着重分析了正交混沌移位键控(QCSK)调制和混沌脉位调制(CPPM)的原理及性能。最后总结和讨论了未来混沌数字通信研究的几个关键技术和方向。