基於憶阻的信息動態存儲與獲取理論及實現技術

《基於憶阻的信息動態存儲與獲取理論及實現技術》是依託華中科技大學，由曾志剛擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：基於憶阻的信息動態存儲與獲取理論及實現技術
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：曾志剛
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

憶阻的成功研製預示電路理論發生了根本變革，有望徹底改變現有信息處理方式。本項目充分利用憶阻的記憶功能、納米級尺寸、快速開關以及耗電量低等特性，構建基於憶阻的新型非線性電路系統。需要存儲與獲取的信息被設計為憶阻電路系統的吸引子，以動態映射對應的方式被保存在憶阻電路系統的連線權中，通過所設計的憶阻電路系統的連線權和動力學回響得以被存儲與被獲取。研究憶阻電路系統的動力學行為，發展更加合理的連線權空間動態劃分方法，建立新的多吸引子理論與方法，實現對目標模式(流)更精確的動態存儲和獲取。利用憶阻既具有模擬工作模式又具有數字工作模式的特點，設計新型模擬計算機的電子神經元突觸，研製一種全新構架的高密度、大容量、高速存取的非易失型存儲器。創建全新的基於憶阻的信息動態存儲與獲取理論。本項目的研究對非線性科學、信息存儲和獲取等學科的發展將產生重要的推動作用，開創用憶阻進行信息動態存儲和獲取的新途徑及實現技術。

結題摘要

傳統的數據存儲方式存在體積大、易失性、讀寫速度慢、或對環境極端敏感等問題，憶阻的物理實現為新型信息存儲提供了契機。本項目立足於憶阻，建立基於憶阻的信息動態存儲的理論體系和實現方法。 本項目分析了憶阻的記憶、串並聯、離子遷移等特性，提出了分片視窗函式、HP憶阻的擴展線性遷移、分片線性近似、擬理想憶阻系統、適用於突觸電路的壓控閾值、基於Verilog-A的等憶阻模型，設計了基於光滑連結超平面神經網路的建模方法，這些模型為分析和設計各類基於憶阻的套用奠定了模型基礎。 運用Filippov關於右端不連續微分系統、集值映射和微分包含等理論，研究了時滯憶阻遞歸神經網路平衡點和周期解的存在性、全局指數穩定性的充分判據、Lagrange穩定性、無源性、系統間同步、複合同步的控制方法，實現了基於脈衝控制理論的傳遞投影同步方法。研究了憶阻混沌系統的全局同步、指數同步、指數鎮定，給出了有限時間穩定和同步的條件。設計了連續和不連續憶阻遞歸神經網路的聯想記憶算法，證明了憶阻系統及周期性外部輸入條件下兩種形式系統解的存在性，建立了系統穩定的代數判據。這些動力學行為為建立基於憶阻的動態存儲理論體系奠定了基礎。 設計了基於憶阻的非易失性存儲器及讀、寫、擦除操作方法和測試電路、基於憶阻的新型存儲陣列、各種憶阻邏輯運算電路。指出了實質蘊涵操作不能連續運算的不足，提出了新的非實質蘊涵邏輯操作，來實現連續邏輯運算。提出了硫系化合物憶阻器件、高階憶阻器件的製備方法。這些電路為實現基於憶阻的動態存儲與獲取奠定了實驗基礎。 依託本項目共發表與錄用132篇論文，其中SCI收錄（或源刊）105篇，論文被他人引用1000餘次；獲國家科技進步獎二等獎1項、湖北省科技進步獎一等獎1項、湖北省自然科學獎二等獎1項；授權發明專利2項；為15名博士生（1人獲中國自動化學會優博論文，1人獲中國人工智慧學會優博論文，5人獲湖北省優博論文）、32名碩士生提供研究課題及經費支持。