多層前饋神經網路信號放大的研究

《多層前饋神經網路信號放大的研究》是依託江蘇師範大學，由梁曉明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多層前饋神經網路信號放大的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：梁曉明
• 依託單位：江蘇師範大學

項目摘要

信號放大是生物神經系統的一項重要功能，但是何種神經網路結構支持這一功能尚未清楚。已知的工作集中在由單穩態神經元構成的單層神經網路，忽視了真實神經網路的兩個重要特點：層級結構和神經元雙穩性。前者是指信號在處理過程中會依次經過不同的功能層，後者則指負責信號處理的部分神經元存在兩個穩定的休息態。鑒於此，本項目擬提出一種由雙穩態神經元構成的多層前饋神經網路，其中信號由輸入層輸入，經若干中間層單向傳輸至輸出層輸出。通過研究多層前饋結構和神經元雙穩性對信號放大的影響，找出在何種網路條件下輸入的信號會在輸出層放大輸出，其目的在於提出一種基於網路拓撲結構和神經元自身特性的信號放大機制。進一步，項目還將從噪聲以及網路中部分神經元病死入手研究信號放大機制的魯棒性。本項目的研究可加深對網路功能與網路結構之間關係的理解，也可為認識生物的信號放大本領提供新思路。

結題摘要

本項目致力於提出一種新的基於網路結構和神經元自身特性的信號放大機制，著重從理論上分析所提機制的工作原理，並探討這一機制的魯棒性。目前已完成的研究內容基本涵蓋項目的預期研究目標。在本項目的資助下，項目申請人及項目組成員圍繞課題目標主要做了以下方面的工作：1、構造了由雙穩態振子組成的Y-型單向鏈，發現弱信號可在該鏈上放大傳輸，且放大效果對噪聲具有較強的魯棒性，放大效率優於傳統的隨機共振信號放大機制；2、基於Y-型單向鏈的研究結果，提出了若干改進型的簡單前饋模體結構，利用這些簡單模體可實現弱信號的放大功能；3、揭示一定程度的相位噪聲有助於耦合神經元放大亞閾值信號；4、系統地研究了弱耦合誘導混沌陣子進入不同的周期擴展態；5、研究了神經元內稟周期及耦合強度的異質性對生物節律的增強作用。 基於上述研究內容我們取得了較好的研究成果，完成了項目的預期指標。部分理論成果已經發表SCI論文7篇，已投稿1篇論文，準備中論文1篇。項目資助培養碩士生4名。