バイオミメティック神経同期耐干渉回路の設計とハードウェア実装

Chaojun CHEN ,  

Shutong CHEN ,  

Yun MA ,  

Junxi ZHU ,  

Chenxi ZHAO ,  

Quanlin GUO ,  

Dezhi GOU ,  

Abstract

従来の回路システムは、強い時間構造特性を持つ擾乱の抑制において通常能力が限られています。神経同期メカニズムに基づくバイオミメティック(生体模倣)耐干渉フレームワークを提案します。外部干渉下における異なるトポロジーを持つHodgkin–Huxley(HH)およびIzhikevich(IZH)ネットワークの同期安定性、エネルギー偏差、およびハードウェア実現性を比較することにより、神経モデルと神経ネットワークのトポロジーを融合し、バイオミメティック耐干渉回路に向けた統一評価体系を構築しました。シミュレーション結果は、強い結合条件下でHHネットワークがより高いロバスト性を示し、その同期指数は1.0に近く、相対エネルギー偏差はIZHネットワークより低いことを示しています。スモールワールド型トポロジーは最良の擾乱耐性を持ち、チェーントポロジーは両モデルで最も弱いロバスト性を示しました。ハードウェア実装結果は、IZHネットワークがルックアップテーブルのリソース消費を大幅に削減できること、またHHおよびIZH回路が20 mVの方形波干渉下でもリズミカルな発火および波形の完全性を維持できることを示しています。これらの結果は、神経同期メカニズムが適応型耐干渉回路設計に対して効果的かつ実現可能なメカニズムを提供することを示しています。

Keywords

バイオミメティック耐干渉;神経同期ダイナミクス;HH/IZHネットワークモデル;ハードウェア実装

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