隨機(jī)共振在神經(jīng)弱信號檢測中的應(yīng)用研究.pdf

1、通常人們認(rèn)為噪聲不利于信號的檢測,它降低了系統(tǒng)的信號輸出反應(yīng),使埋沒在大量嘈雜噪聲中的信號難以測量出來.但是,隨機(jī)共振理論卻指出,通過加入一定的噪聲,能提高非線性系統(tǒng)的輸出能力,從而增強(qiáng)對該系統(tǒng)弱信號的檢測.該文以神經(jīng)弱信號檢測為研究對象,提出了利用隨機(jī)共振原理進(jìn)行神經(jīng)弱信號檢測的基本思想及實(shí)現(xiàn)方法.該文首先綜合回顧了隨機(jī)共振的理論研究和實(shí)驗(yàn)研究,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)弱信號測量要求,系統(tǒng)地研究了出現(xiàn)隨機(jī)共振現(xiàn)象時系統(tǒng)與信號、噪聲之間的關(guān)系.

2、然后根據(jù)產(chǎn)生神經(jīng)沖動時動作電位全或無式瞬時快速變化的特點(diǎn),采用H-H方程作為描述這種變化的神經(jīng)元模型,結(jié)合隨機(jī)共振理論進(jìn)行了仿真研究.仿真中的主要工作如下:1.由于H-H方程是由四個非線性的微分方程組成,運(yùn)算工作量大,并且為了研究隨機(jī)共振現(xiàn)象,要在方程中加入隨機(jī)高斯白噪聲,因此該文采用了一種新的求解隨機(jī)微分方程的算法,該算法簡單易行,通過仿真結(jié)果表明該算法正確可行.2.在系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上,研究了隨機(jī)噪聲與信號在神經(jīng)元中的相互作用,以及它

3、們之間因協(xié)同效應(yīng)而出現(xiàn)的隨機(jī)共振現(xiàn)象的變化規(guī)律,得出結(jié)論,通過加入一定的噪聲,弱信號通過非線性系統(tǒng)后輸出放大,噪聲增強(qiáng)了非線性系統(tǒng)的信號輸出.最后在對神經(jīng)元中隨機(jī)共振現(xiàn)象仿真研究的基礎(chǔ)上,對人體電感覺中的隨機(jī)共振效應(yīng)進(jìn)行了心理物理實(shí)驗(yàn).在心理物理實(shí)驗(yàn)中,結(jié)合心理物理學(xué)和信號檢測論的基本原理,采用了二間隔的強(qiáng)迫選擇法(2AFC)作為實(shí)驗(yàn)方法,研究不同噪聲量級情況下人體電感覺閾值的變化.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著噪聲量級的增加,人體電感覺閾值下降,