《基於學習機理的脈衝神經膜系統研究》是依託華中科技大學，由宋弢擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於學習機理的脈衝神經膜系統研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋弢
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
生物神經系統所特有的生化功能與結構為生物計算提供了豐富的計算模型。脈衝神經膜系統是受神經元以脈衝的方式傳遞信息的功能啟發而設計的生物計算模型，其研究的主要科學問題是充分發揮系統所蘊含的生物機理與計算智慧型，在高性能計算模型開發、大規模存儲、大規模並行計算，以及實際套用等方面發揮其優勢。本項目研究基於學習機理的脈衝神經膜系統，旨在充分利用神經系統執行學習的生物機理，提升脈衝神經膜系統的計算性能，進而探索其在模式識別領域的套用，主要研究內容包括：（1）具有學習機制的脈衝神經膜系統的建立及其計算理論研究；（2）基於具有學習機制的脈衝神經膜系統的模式識別計算模型建立與算法設計；（3）具有學習機制的脈衝神經膜系統的仿真軟體開發。這方面的研究成果可以提升脈衝神經膜系統的計算性能，為發展高性能、高並行性、高容錯性的計算裝置提供新計算模型，也可為模式識別提供新的計算模型與算法。
結題摘要
本項目研究基於學習機理的脈衝神經膜系統，旨在充分利用神經系統執行學習的生物機理，提升脈衝神經膜系統的計算性能，進而探索其在模式識別領域的套用，主要研究具有學習機制的脈衝神經膜系統的建立及其計算理論；設計基於具有學習機制的脈衝神經膜系統的模式識別計算模型和算法；開放具有學習機制的脈衝神經膜系統的仿真軟體。本項目按照項目執行計畫書執行，在以下方面取得了階段性研究成果： （1）建立了自組織脈衝神經膜系統，闡明其計算能力，建立了最大激發工作模式下，突觸上包含激發規則的脈衝神經膜系統，提出了利用帶星細胞的異步脈衝神經膜系統產生語言的方法，建立了具有協同規則的脈衝神經膜系統，提出了一種由8個神經元構成的計算通用的脈衝神經膜系統，建立了帶有需求規則的脈衝神經膜系統，通過使用需求規則神經元可以從環境中感應數據，提出了具有白洞神經元的脈衝神經膜系統。 （2）發展了基於脈衝神經膜系統的細胞核輸出信號識別方法。設計了細胞核輸出信號的識別系統，包括數據讀入模組，數據存儲模組，神經元激發策略，學習算法等。構造了脈衝神經膜系統的“三層環”拓撲結構，發展了突觸權值隨神經元激發等步長的類Hebbrian訓練方法，將提出的學習算法和模型套用到手寫字母識別領域。 （3）基於Matlab開發了脈衝神經膜系統的仿真計算系統，基於Java開發了基於脈衝神經膜系統的圖形圖像處理軟體，基於C++實現了基於具有學習函式的脈衝神經膜系統在手寫字母識別中的套用。 這方面的研究成果可以提升脈衝神經膜系統的計算性能，為發展高並行性、高容錯性的計算裝置提供新計算模型，也可為模式識別提供新的計算模型與算法。
