一種融合多種可塑性的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Spiking Neural Network，SNN）作為一種新型ANN模型，通過模擬生物神經(jīng)元尖峰脈沖(Spike)生成機(jī)制及突觸動力學(xué)特征，是迄今最為“生物”的ANN模型。早期的SNN網(wǎng)絡(luò)通常采用傳統(tǒng)ANN中基于數(shù)值優(yōu)化的學(xué)習(xí)機(jī)制，后來也出現(xiàn)一些數(shù)值優(yōu)化和基于生物的神經(jīng)可塑性相結(jié)合的方法。上世紀(jì)末，隨著STDP（spike-timing-dependent plasticity）機(jī)制在生物神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，使其成為生物神

2、經(jīng)可塑性研究的熱點課題，也使得基于神經(jīng)可塑性的學(xué)習(xí)成為SNN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化機(jī)制的研究重點。
　　神經(jīng)可塑性包括突觸可塑性和非突觸可塑性。前者通過改變神經(jīng)元之間的連接強(qiáng)度，對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有重要影響；而后者雖不直接作用于神經(jīng)元之間的連接，但卻與其相互關(guān)聯(lián)，通過調(diào)節(jié)單個神經(jīng)元的內(nèi)部特性，影響到網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?。?yōu)化的SNN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)是好幾種可塑性的組合，因此，本文兼顧這兩大類可塑性，主要研究了突觸短時程可塑性、突觸長時程可塑性中的STDP（包括興奮

3、性STDP和抑制性STDP）、非突觸可塑性中的內(nèi)部可塑性對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及性能的影響。
　　首先，分析多種可塑性機(jī)理的組合方法，得到基于上述幾種可塑性的SNN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化機(jī)制，構(gòu)建Hybrid Plasticity SNN（HP-SNN）模型。通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中的三個指標(biāo)：度分析、最小路徑長度、簇系數(shù)；SNN活動分析常用的相位同步性；信息論中的信息熵指標(biāo)來評判檢驗優(yōu)化融合后的SNN。
　　為了驗證本文所提出的HP-SNN的有效性和