視覺(jué)皮層網(wǎng)絡(luò)演化模擬研究.pdf

1、視覺(jué)系統(tǒng)是目前最復(fù)雜、最高效的系統(tǒng)之一。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，視覺(jué)系統(tǒng)執(zhí)行任何一個(gè)功能都是由多個(gè)神經(jīng)元、神經(jīng)元集群以及多個(gè)視覺(jué)皮層之間相互連接、相互協(xié)調(diào)和相互作用來(lái)完成的。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的提出對(duì)于研究復(fù)雜系統(tǒng)提供了很好的研究依據(jù)，所以，從網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)研究視覺(jué)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)特性，對(duì)于我們理解其內(nèi)在形成機(jī)制以及對(duì)視覺(jué)智能化技術(shù)的研究具有重大意義。
　　視覺(jué)系統(tǒng)是一個(gè)高耗能系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)模擬演化的工作應(yīng)盡量降低這種消耗即布線代價(jià)。然而，視覺(jué)皮層網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具

2、有高的拓?fù)湫再|(zhì)、魯棒性、模塊化和大的hub樞紐來(lái)完成高效率的信息整合，和網(wǎng)絡(luò)布線代價(jià)最小化具有矛盾性。所以，本文以最小布線代價(jià)和全局效率最優(yōu)之間如何權(quán)衡為切入點(diǎn)，首先，基于嚴(yán)格的空間限制條件根據(jù)空間距離定義連邊概率函數(shù)，利用二維齊性增長(zhǎng)模型對(duì)真實(shí)視覺(jué)系統(tǒng)模擬，分析視覺(jué)皮層網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性。其次，根據(jù)異質(zhì)神經(jīng)元的分布以及優(yōu)先連接機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行演化，并探究隨著比例因子的變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)布線代價(jià)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響。最后，引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)博弈模型算法，基

3、于神經(jīng)元的有限記憶性對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行博弈演化，分析其記憶長(zhǎng)度對(duì)合作者密度以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響。本文從網(wǎng)絡(luò)角度揭示視覺(jué)信息處理的內(nèi)在核心機(jī)制，從根本上改變以往研究視覺(jué)信息處理的思路和方式。
　?。?）從視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)是一種典型的空間網(wǎng)絡(luò)入手，依據(jù)多維的時(shí)間和空間尺度，給出節(jié)點(diǎn)間建立連接的空間距離概率函數(shù)，模擬真實(shí)的視覺(jué)皮層網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)局部和整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦赃M(jìn)行分析驗(yàn)證視覺(jué)皮層網(wǎng)絡(luò)具有小世界特性。
　?。?）在上述結(jié)論的基礎(chǔ)上，研究異質(zhì)

4、性神經(jīng)元數(shù)量上的不同分布對(duì)視覺(jué)皮層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響。然后在異質(zhì)性神經(jīng)元的基礎(chǔ)上引入優(yōu)先連接機(jī)制，即長(zhǎng)突觸優(yōu)先連接和距離優(yōu)先連接，分析其在時(shí)間尺度和空間尺度上對(duì)小世界特性最大化的影響。
　?。?）在神經(jīng)元有限記憶的基礎(chǔ)上，利用博弈演化理論，基于布線代價(jià)與效率之間的權(quán)衡設(shè)置新的收益函數(shù)，利用多數(shù)者更新規(guī)則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)博弈，通過(guò)改變記憶長(zhǎng)度研究其合作密度的變化，并且用網(wǎng)絡(luò)可視化操作更形象的表現(xiàn)博弈演化穩(wěn)定后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并分析其網(wǎng)絡(luò)特性