电磁驱动下一类混合神经元模型的动力学响应与图像加密应用

在神经元活动的模型建立和分析过程中,应考虑一些生物物理效应。由于神经系统内部细胞内外离子浓度的波动,在集体电活动和神经元集群之间信号传播的过程中需要考虑电磁场的内部波动和跨膜磁通的影响。该文在一类混合神经元中引入磁通变量,通过对膜电位的调制诱发复杂的时变电磁场,运用Xppauto,Matcont和MATLAB等分析工具,探讨了新模型平衡点的存在性、初值敏感性和双参数分岔,发现外界刺激电流和电磁场变化时,可诱发新模型产生丰富的放电模式,如静息态、尖峰放电、周期(或混沌)簇放电,特别是由于磁通变量及忆阻器的引入产生的共存放电、隐藏放电等新现象。通过上述分析,基于电磁感应的神经元模型具有高非线性和较多的敏感参数,可使加密算法具有较大的密钥空间,基于此,该文设计了一种图像加密算法,对明文图像的像素先进行1次扩散再对其位置进行两次置乱。最后,通过一系列数值实验证明所设计的加密算法能有效地加密图像并且具有较高的安全性。该文考虑了神经细胞内外的电磁感应效应,有助于更全面了解神经元之间的信息编码和转迁规律,更多的分岔参数和高复杂性也使所设计的神经元模型在图像加密中具有很好的应用前景。

基于神经元的电液伺服系统同步控制

为探讨电液伺服系统的同步控制方法,以一个四液压缸大型平台电液伺服同步控制系统为对象,采用实验数据辨识4个液压缸的数学模型,对神经元自适应控制器用于同步控制进行了研究和改进,提出了虚拟主动缸和混合同步神经元控制结构.仿真结果表明:采用虚拟主动缸的同步效果好,最大同步误差为0.2606 mm,但需要建立1个液压缸的数学模型;采用混合同步神经元控制结构,不需要建立数学模型,可通过调节参数控制同步误差,较好地实现同步控制,3和8Hz正弦信号输入时最大同步误差分别为0.4313和0.3825 mm.

内部热耦合空分塔混合建模

空分是国民经济发展不可或缺的行业,其能耗是该行业发展的瓶颈。内部热耦合空分塔(ITCASC)改变了传统空分塔结构,可达到良好的节能效果,是空分节能控制研究的前沿。本文提出了一种ITCASC混合建模方法,用液相组成、压强和相平衡温度的PCA-CGA-RBF统计模型,代替传统机理建模中泡点法计算温度的过程,可以显著提高模型求解效率。研究结果表明,混合模型求解时间从机理模型的31.06 s减少为11.18 s,减少了64.01%,而模型精度基本不变,有助于进一步的优化控制研究。

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.

城市大脑的新探索

以互联网为核心的世界科技生态正在向类脑架构演化,由此形成的互联网大脑模型与智慧城市的结合产生了城市大脑,而世界范围城市大脑结合在一起将形成全球性的世界数字大脑系统。本文提出世界统一的数字神经元、人类智慧与工智能形成的混合智能和跨机构、跨地区执行任务的云反射弧将是城市大脑建设的核心,也称为城市大脑的1+2+N模式。通过对比互联网大脑模型和城市生命体理论的异同点,本文对目前产业界8个城市大脑定义进行了分析,提出城市大脑、世界数字大脑是智慧城市、智慧地球产生智慧的关键。