基于磁性隧道结的群体编码实现无监督聚类

利用新型材料器件发展类脑计算硬件研究的关键问题是发展出合适的算法,能够发挥新器件的特点和优势.群体编码是生物神经系统常见的编码方式,能够有效去除噪音,实现短时程记忆及复杂的非线性映射功能.本文选择自旋电子学器件中研究较多、工艺较成熟的磁性隧道结,应用其可调控的随机动力学实现群体编码.作为一个应用的例子,超顺磁隧道结构建的二层脉冲神经网络成功完成了鸢尾花数据集的无监督聚类.数值仿真表明基于磁性隧道结的群体编码可以有效对抗器件的非均一性,为类脑计算硬件研究提供重要的参考.

培养海马神经元网络对刺激位置的群体编码

目的:探讨培养的海马神经元网络对外界刺激信息的群体编码机制。方法:本文利用多电极阵列对培养海马神经元网络进行多位点刺激及同步记录,运用线性统计方法分析网络中各点对刺激的响应规律,以及聚类算法分辨网络对不同位置刺激的响应。结果:各记录位点在刺激后100ms内的响应放电频率与距刺激点的空间距离线性无关、与记录/刺激位点的自发活动相关系数呈弱线性相关,与刺激前100ms内的自发放电频率呈线性关系。进一步实验结果表明刺激不同位点时自发放电频率与响应放电频率线性关系的斜率和截距不同。不同位点刺激时的自发-响应数据能够通过聚类进行区分,并且自发-响应放电频率的线性相关系数越大分类的正确率越高。药理实验结果表明,该线性相关系数在APV阻断NMDA受体后减小,而在CNQX阻断AMPA受体后相关系数增大。结论:培养的海马神经元网络中的神经元对刺激的响应放电频率与其自发放电频率线性相关,该群体响应特征可以用来实现对刺激位置的编码,并且NMDA受体的存在是维系该群体响应特征的因素之一。

视觉皮层复杂细胞时空编码特性

针对输入在视皮层的编码表达 ,在简单细胞时空滤波窗口基础上构建了一个复杂细胞时空编码模型。对几种特殊的输入函数进行了编码仿真实验 ,结果说明了视皮层复杂细胞时空整合编码序列的精细时间结构能够进行视觉输入的神经表象。

脑机接口技术

脑机接口作为从1970年代开始发展起来的新兴技术,正越来越普遍地造福于肢体瘫痪等的患者,并且应用于娱乐、教育、日常生活等领域。它使脑和神经的信号检测技术转向消费市场,有着十分光明的前景。

基于二维码的禽类肉产品安全溯源系统设计与实现

食品安全事件频发使人们对食用肉产品的安全性产生了质疑,禽类肉产品安全溯源系统有助于人们打消质疑进而提高食品市场安全及公信度。该系统采用群体编码技术对禽类群体进行标记,有助于解决企业使用RFID标记禽类个体产生巨大成本的问题;将生成的溯源码转化为二维码形式,并使用RSA算法进行加密,保障消费者更加便利地查询到安全完整的肉产品溯源信息。目前,该系统已经在河南大用集团进行示范应用,并取得良好成效。

视知觉学习的神经机制

感知分辨能力经过训练而提高的现象称为知觉学习。由于缺乏有力的生理学证据,已往主要基于行为和脑成像的研究存在分歧,焦点在于知觉学习发生的脑区和编码形式。近年来,结合心理物理和清醒猴电生理的系列研究表明,视觉检测训练可以优化大脑初级视皮层神经元的编码,该过程依赖于自上而下的信号调控。这些发现提示,知觉学习改变了前馈输入和反馈信号之间的相互作用。这种多脑区间的协同编码机制为理解学习与脑的可塑性提供了新的视角。