混沌神经网络的动态阈值控制

提出了混沌神经网络的动态阈值控制方法, 将大脑脑电波的主要成分, 正弦信号作为控制变量实现对混沌神经网络内部状态的阈值动态改变, 从而达到了控制混沌神经网络混沌的目的. 利用该方法可以将混沌神经网络的输出稳定在一个与网络初始模式相关的存储模式和其反相模式上, 从而使混沌神经网络在模式识别、信息搜索等信息处理功能得以实现. 该控制方法不需要事先指定阈值, 是一种自适应方法, 符合实际人脑的思维运动. 关键词： 混沌控制 混沌神经网络 动态阈值控制 信息处理     

经颅磁刺激感应外电场作用下最小神经元模型放电起始动态机理分析

经颅磁刺激(TMS)是一种采用电磁线圈在大脑指定区域产生磁场的刺激方式. TMS的治疗原理是通过电磁感应产生作用于神经元的外加电场进而影响神经元编码. 然而目前TMS感应外电场改变神经元编码的内在机理尚不清楚.研究表明, 神经元编码由神经元的放电起始动态机理决定. 本文建立了TMS感应外电场作用下的最小神经元模型, 采用相平面分析和分岔分析方法, 研究了外电场作用下神经元放电起始动态的动力学机理, 并从阈下电位的不同动力学特性离子电流竞争角度揭示了TMS感应外电 场作用下神经元放电起始动态的生理学机理.     

阈值耦合混沌神经元的同步研究

将阈值控制方法应用于混沌神经元团簇,构成阈值耦合混沌神经元映射,研究其时空特性.仿真实验表明,控制阈值决定了阈值耦合混沌神经元映射输出的时间周期特性,而张弛时间影响了输出的空间特性,阈值耦合混沌神经元映射输出表现出很好的聚类性.当张弛时间足够大时,阈值耦合混沌神经元映射输出实现时空完全同步.     

横向电场下的类金刚石薄膜激光损伤

类金刚石(DLC)薄膜在红外区有很高的透过率,但激光损伤阈值低,严重限制了其应用领域。采用直接在DLC薄膜上沉积Ti电极,基于激光损伤阈值(LIDT)测试平台,用1-on-1零几率损伤法,研究了在不同偏置电场下DLC薄膜损伤阈值及损伤形貌的变化。发现电场强度从0增加到700V/cm,损伤阈值明显增大;进一步增大偏置电场,损伤阈值相对不变。分析认为偏置电场改变了激光辐照DLC薄膜区域的光生载流子漂移速度,减小了DLC薄膜的局部热累积,减缓了薄膜的石墨化进程,提高了DLC薄膜的抗激光损伤阈值。     

我国静电生物学效应机理研究新进展

文章综述了静电处理作物种子及诱发的生物学效应，研究了电场阈值、电场极限值和电场作用时间等电场剂量问题。通过生理指标分析了电场对作物发芽势、发芽率、芽长、根长、叶片自然鲜重、种子简化活力指数、植物代谢及营养吸收的影响。从大量的应用研究中广泛探索了电场对植物细胞膜完整性的影响及对酶活性的改变，希望用物理学方法研究对酶蛋白分子构象的影响，总结了电场在改善植物抗逆性研究方面的最新进展，以期在细胞和分子水平上探讨其作用机理，为静电在农业上的进一步广泛应用奠定理论基础。     

迟滞混沌神经元/网络的控制策略及应用研究

为了保持神经网络在优化计算求解过程中结构不被改变, 以迟滞混沌神经元和迟滞混沌神经网络为研究对象, 提出了一种基于滤波跟踪误差的控制策略来实现神经元/网络的稳定控制. 采用该控制策略, 在不改变非线性特性发生机理的情况下, 神经元/网络可实现函数优化计算问题的求解. 所设计的控制律包含两部分: 一部分是系统进入滤波跟踪误差面时的等效控制部分, 另一部分为确保系统快速进入滤波跟踪误差面的控制部分. 采用Lyapunov方法对神经元/网络的控制进行了稳定性证明. 根据待寻优函数直接求得神经元的控制律, 在该控制律的作用下, 神经元/网络可逐渐稳定到优化函数的极值点, 从而实现优化问题的求解, 仿真实验结果验证了该控制方法在优化计算中的可行性和有效性.     

心脏中的螺旋波和时空混沌的抑制研究

以Luo-Rudy相I心脏模型为基础,研究心脏中螺旋波和时空混沌的控制,提出了两种控制方法: (Ⅰ)通过交替改变细胞外钾离子浓度来产生平面波,再利用弱外电场辅助平面波抑制螺旋波和时空混沌; (Ⅱ)先提高细胞外钾离子浓度,然后利用外电场激发波的方式产生平面波,再用平面波去抑制螺旋波和时空混沌. 研究结果表明,只要适当选择控制参数,这两种方法都能够有效抑制螺旋波和时空混沌. 当心肌出现局部缺血时,在心肌缺血处就会出现高的细胞外钾离子浓度,在这种情况下, 可以采用电场发射波的方法来抑制心脏中的螺旋波和时空混沌.对这些控制方法的优点和控制机制做了解释.     

高温超导体超导态的光场发射研究

场致发射在低于场致发射电场阈值的场强作用下,发射体受脉冲激光照射时将会产生光场发射本文对高温超导体临界温度以下光场发射做一定的研究,并与高温超导体一般的场致发射情况做了一定的比较,两者有不同的发射规律．１引言 光场发射是发射体处于电场强度不及但接近场致发射阈值场强的条件下,输人激光脉冲激发电子发射的现象,其发射电子流受光脉冲控制．在低于场致发射电场阈值的场强作用下,高温超导体受脉冲激光照射也可以产生光场发射．当温度降到临界温度以下时高温超导体材料由正常态变成超导态,体内的电子形成库柏对,能隙会引…     

静电场描绘实验的改进

静电场描绘实验中,通常是采用直流电场来模拟静电场（可模拟平行板电场,一对正负点电荷电场及单个点电荷电场）．如在导电纸上用一对平行金属条电极就可模拟平行板电场,理论上讲,平行板中央的等势线应该是相互平行的直线．但实验的结果往往是导电纸上各等电势点所连成的线未及金属电极的边缘就明显弯曲．经过多组观察,其原因是电极与导电纸接触不良所致．Ｊ２３１５型电场等势线描绘仪的条形金属电极仅在中央用一颗螺丝固定在底板上,而两端与导电纸的接触就不一定良好,为验证这个结论,先用电桥来检验,用多用表的电阻档,将多用表的…     

电磁场耦合忆阻Izhikevich神经网络电活动研究

考虑到电磁场的影响,在Izhikevich神经元模型中引入电场变量和磁通变量,利用电突触耦合构建神经网络,研究电磁场耦合忆阻Izhikevich神经网络集体动力学行为。数值仿真发现：随着电突触耦合强度的增大,神经网络逐渐达到同步状态,并且神经元的放电模式也会随之改变。增大磁场耦合值可以提高神经元的放电活性,并且对网络同步也有一定的促进作用,而增大电场则会抑制神经元的放电活动。另外,当电突触与磁场耦合共同作用时,磁场耦合值越小,电突触耦合更能有效促进网络同步;在电突触耦合强度的作用下,电场抑制电活动的效果更明显。研究结果可望为理解神经系统中的信号编码和传递提供新的见解。     

在脑中的记忆与临界雪崩

近来美国Indisna大学的J．Beggs教授与他的研究组对在脑中观察到的神经元活动斑图与记忆存储间的关系开展了研究．他们用一片鼠脑作实验标本，并发现实际样本上神经元的活动显示了两个有趣的特征：一是神经元系综可以触发出各种不同尺度的雪崩现象，这有点类似于沙滩的坍塌和森林的火灾；另一个特征是存在着一个稳定的神经元活动斑图序列，     

随机共振系统输入阈值的频率特性

通过对双稳态系统和Ｈｉｎｄｍａｒｓｈ-Ｒｏｓｅ神经元输入信号阈值的频率特性进行数值计算，分别研究了非自激和可自激随机共振系统输入阈值随信号频率的依赖关系，提出了确定非自激系统阈值的频率特性的解析方法；指出了可自激系统阈值的频率特性可能在某些频区出现反常极小现象，并对产生这一现象的物理原因进行了理论分析． 关键词：     

弱激光对神经元钠电流及动作电位特性的影响

利用波长650nm、功率5mW的半导体激光器照射急性分离的大鼠海马CA3区锥体神经元，应用全细胞膜片钳技术研究其电压门控Na^＋通道及神经元动作电位发放特性．实验发现：弱激光照射使神经元钠通道激活电位向超极化方向移动，钠电流峰值增大，且这种增大作用具有电压依赖性和可逆性．激光作用可显著影响钠通道激活和失活过程，使激活和失活曲线发生移动．弱激光照射降低了神经元静息电位及动作电位阈值．使动作电位幅度增大，时程增加，发放频率减慢．结果表明弱激光作用可诱导神经元钠通道特性改变，影响动作电位特征，进而引起神经元生理功能发生变化．     

脑控无人机

正你能想象吗?人只用自己的脑电波就能操控多架无人机执行不同的任务。以前这种场景只有在科幻电影里才能看得到,不过目前科学家们正试图将其变成现实。据国外媒体报道,美国亚利桑那州大学人机界面与控制实验室的科学家们正在研制开发利用脑电波来操纵控无人机的导航界面,力图通过这个系统来操纵无人机。目前无人机运行主要是依靠操纵杆或者手机来进     

节瘤缺陷激光损伤的研究进展

在近红外反射类激光薄膜中,节瘤缺陷是引起薄膜激光损伤的主要因素。为了提高激光薄膜的损伤阈值,对节瘤缺陷及其损伤特性进行研究具有重要意义。从真实节瘤缺陷和人工节瘤缺陷两个方面介绍节瘤缺陷的研究进展。基于真实节瘤缺陷的研究,建立了节瘤缺陷的结构特征,形成了节瘤缺陷损伤特性和损伤机制的初步认识,利用时域有限差分法(FDTD)模拟了电场增强,初步解释了节瘤缺陷的损伤机制,发明了抑制节瘤缺陷种子源的方法和激光预处理技术,减少了节瘤缺陷,提高了薄膜损伤阈值。但是真实节瘤缺陷的性质,如种子源尺寸、吸收性以及位置深度等,都难以控制和预测,难以开展节瘤缺陷损伤特性的系统和量化研究,致使关于节瘤缺陷损伤的科学认识尚有不足。基于人工节瘤缺陷的研究,可以实现节瘤缺陷损伤特性的系统、量化甚至单一因素研究,极大地提高了实验研究的效率和可靠性,获得了一系列定量损伤规律。人工节瘤缺陷的高度受控性使实验研究与理论模拟的可靠对比成为可能,人工节瘤缺陷的损伤形貌和FDTD电场模拟的直接比较实验不仅验证了时域有限差分法(FDTD)模拟电场的正确性,也进一步明确了电场增强是诱导节瘤缺陷损伤的主要机制。对节瘤缺陷的损伤机制有了更为深刻的认识后,人们开始调控节瘤缺陷的电场增强效应提高节瘤缺陷的损伤阈值,发展了宽角度反射薄膜技术和节瘤缺陷平坦化技术,抑制电场增强,提高损伤阈值。这扩展了控制节瘤缺陷的思路和方法,从原来单一的去除节瘤缺陷到调控节瘤缺陷,为进一步提高薄膜的损伤阈值开辟了新的方向和途径。     

电偶极子电场描绘实验中的一个问题

不少院校,特别是不少医学院校的物理实验课都开设电偶极子电场描绘这一实验.这个实验本来是一个静电实验,但是如果真的用静电来做这个实验,则会遇到很多困难.例如静电荷的电量在空气中不易保持;又如把探测电极引进电场时会产生静电感应,感生电荷的电场会叠加在被探测电场上,使之发生畸变等等.所以一般并不用静电来做这个实验,而是用适当的电流的电场来进行模拟的. 电偶极子电场的模拟方法一般是这样的:取一电阻率较大的平导电薄层(如导电纸或在平底盘中放一薄层自来水或稀盐溶液),在导电层上固定两支金属针作为电极,接上电源后,导电层中就产…     

闪电瞬态电场信号波形去噪方法

 通过对传统数字滤波和Birge-Massart小波阈值法的比较，对闪电瞬态电场信号进行了去噪研究。构建了双指数衰减脉冲信号并在其上叠加了高斯白噪声信号来仿真闪电瞬态电场实测波形，通过计算去噪前后信号的均方误差和幅值误差，比较了加权平滑滤波、FIR数字低通滤波器和小波阈值法的去噪效果，从处理仿真波形和实测波形结果可以发现，小波阈值去噪方法明显优于另外两种传统滤波方法。通过比较仿真信号由不同小波分解层数去噪结果的均方误差和幅值误差，确定在对闪电电场实测信号的去噪过程中，小波系数分解层数应选5~7。     

P(VDF-TrFE)铁电聚合物薄膜不对称铁电开关现象

报道了铁电聚合物薄膜中观测到的不对称铁电开关双峰现象．当薄膜被略低于其矫顽场的电场极化时可观测到铁电开关双峰,当进一步连续施加超过矫顽场的电场后这一开关双峰现象消失．用空间电荷的注入和再分布模型对这一不对称现象进行了探讨．     

面向神经形态感知和计算的柔性忆阻器基脉冲神经元

受人脑工作模式的启发,脉冲神经元作为人工感知系统和神经形态计算体系的基本计算单元发挥着重要作用.然而,基于传统互补金属氧化物半导体技术的神经元电路结构复杂,功耗高,且缺乏柔韧性,不利于大规模集成和与人体兼容的柔性感知系统的应用.本文制备的柔性忆阻器展示出了稳定的阈值转变特性和优异的机械弯折特性,其弯折半径可达1.5 mm,弯折次数可达10~4次.基于此器件构建的神经元电路实现了神经元的关键积分放电特性,且其频率-输入电压关系具有整流线性单元相似性,可实现基于转换法的脉冲神经网络中神经元的非线性处理功能.此外,基于电子传输机制和构建的核壳模型,对柔性忆阻器的工作机制进行分析,提出了电场和热激发主导的阈值转变机制;进一步对忆阻器和神经元的电学特性进行电路仿真模拟,验证了柔性忆阻器和神经元电路工作机制的合理性.本文对柔性神经元的研究可为神经形态感知和计算系统的构建提供硬件基础和理论指导.     

荧光光谱法研究低频脉冲电场对胰岛素分子的作用

胰岛素作为一种胞间信号分子,对于生命信息的传递起着极为重要的作用。探讨低频脉冲电场对胰岛素分子的作用,对于从细胞信号系统的角度来解释生物电磁效应有着十分重要的意义。在实验中,对照组和场暴露组之间荧光峰值强度的差别表明了低频脉冲电场改变了胰岛素分子的构象,低频脉冲电场可能通过破坏胰岛素分子氢键和重新形成某些氢键来改变它的构象。本文结果表明胞间信号分子也是低频电磁场作用的一个重要靶体。