耦合体系拓扑空间的局部损坏与子空间的重构

本文设想由蚁穴和食物源之间多条可能路径形成一个网络结构空间,考察该空间的拓扑结构发生局部改变或出现缺损时,对蚁群寻找最佳路径的影响。采用蚁群优化算法进行模拟计算,构建出让耦合体系重新达到最优状态时所对应的拓扑结构,计算出相应的连接通道。研究发现,利用蚂蚁可搜索出新的路径通道,一方面,蚁群可以搜索出替代的路径通道,构建出子空间来弥补局部缺损带来的影响,恢复体系的相应功能;另一方面,蚂蚁搜寻的最佳路径与出现局部毁损的时间长短有关,分别对应于局部最优解和组合式最优解。研究表明,利用蚁群优化算法,不仅可以构建新的子空间修复信息通路,而且可以通过对信息过载现象来预测和排查神经网络或信息网络中的局部病变或故障所在。

Hodgkin-Huxley神经元体系分岔特性的理论研究

本文采用Hodgkin-Huxley (HH)神经元耦合系统为研究对象,通过计算机仿真模拟探讨体系内外环境中的噪声、耦合强度及系统尺度等因素对神经细胞分岔特性的影响。研究发现,一方面,在确定系统尺度和耦合强度的耦合体系中,增加噪声强度能够使神经元的分岔临界电流值降低,这表明适当的噪声有利于提高神经系统对外部微弱信号的响应能力。另一方面,耦合强度的增加会使得分岔点相应增大,而耦合单元数的增加则会使分岔点有所降低,表明合适的系统尺度和耦合强度有利于信息的传递。对分岔特性的深入了解,有助于理解这些因素对体系动力学行为调控作用规律和内在机理。其成果将为了解大脑神经网络的复杂功能以及与病理状态之间的关系提供新的启示。

忆阻器新型非线性窗口函数的伏安特性研究

在本文中,基于我们提出的新型窗口函数的忆阻器模型为研究对象,调节忆阻器模型中的相关参数,研究其伏安特性曲线的变化规律。由数值模拟结果表明,首先,现有窗口函数存在一些不足之处:容易发生终态问题,调控的灵活性不高;其次,选取描述窗口函数特性的内部参数为控制变量,数值模拟其伏安特性的演化规律;接着,引入外部的激励电压,并调节信号的频率。研究结果发现,我们提出的新型窗口函数不仅能有效的解决现有窗口函数的不足,而且,对外部不同频率的刺激信号也具有较好的辨识能力。上述研究结果将帮助我们更进一步的了解忆阻器的非线性特性,为未来深入理解其调控机理和研发具有特定功能的电子器件都有一定的理论意义和指导作用。

多种神经元细胞耦合体系同步状态的最优调控

以Morris-Lecar(ML)和Fitz Hugh-Naguno(FHN)等神经元细胞为研究对象,考察多种神经元细胞耦合时相关参数对体系集体行为的影响.数值模拟结果发现,若体系中耦合单元种类相同(如仅含ML细胞),调节耦合强度等参数很容易达到同步状态;体系中若包含有其他种类的神经元细胞(如掺杂FHN细胞),不仅要调节耦合强度,同时也要将掺杂细胞的相关参数调控到适当的范围,两种细胞协同配合才能达到最优同步状态.最后引入同步误差对比分析并进行证实.结果表明:生物体系为实现某些功能可以通过调用不同种类的神经元协调配合来共同完成,这对于深入理解耦合体系的同步机理有一定的理论意义和指导作用.