具有突触特性忆阻模型的改进与模型经验学习特性机理

许多忆阻器都具有与生物神经突触功能相似的特性,这些特性包括记忆与遗忘特性、经验学习特性等.文献[17]根据记忆与遗忘特性建立了这类忆阻器的模型,文献[19,20]在对该模型的仿真研究中发现该模型也具有描述经验学习特性的能力.在关于这一模型已有研究的基础上,本文对该模型状态方程的特性与机理给出进一步的分析.分析中发现原模型的窗口函数的设计和使用存在问题,并且原模型建模时对于实验现象的解读不够准确.针对这些问题对原模型的状态方程进行了改进,完善了模型功能.对于该模型能够描述经验学习特性的机理,分别利用对于模型的状态方程的分析以及周期脉冲信号作用下的状态方程解析分析,对该机理给出定性和定量的讨论.利用机理分析所得的相关结论,设计了基于经验学习实验的模型状态方程中的参数和函数的估计方法,方便了该模型在这一类忆阻器的实验研究中的应用.

具有经验学习特性的忆阻器模型分析

类似人类记忆的短期、长期记忆现象在不同材料忆阻器的实验研究中有过多次报道.在多篇这类忆阻器的研究文献中还报道了经验学习特性:“学习-遗忘-再学习”实验中,短期记忆遗忘后再次学习,记忆恢复的速度明显比初次学习的记忆形成速度更快.本文对这类忆阻器已有数学模型在“学习-遗忘-再学习”实验中的特性给出进一步分析.仅考虑短期、长期记忆现象的忆阻模型在该实验中表现为较快速再次学习特性,再次学习的记忆恢复速度较快主要是由于脉冲间隔期间的遗忘速度比初次学习时更慢.考虑经验学习特性的忆阻模型在再学习阶段的记忆恢复速度更快主要是因为脉冲作用时的记忆增速更快,同时仍然存在脉冲间隔期间的遗忘速度减慢.与经验学习特性相关的状态变量的物理意义可利用连通两电极的导电通道的周围区域在不同外加电压作用下的变化来给出解释.