来设计，本实施例只给出一种设计方案。
[0067]图7C在第一输入端101施加信号707，在第二输入端102施加信号708，同时在输出端102检测信号输出结果709。其中第一输入端信号707，脉冲信号分为三组同样的脉冲，每组脉冲信号由3个幅值为3V，脉宽为10ms的脉冲和一个幅值为1.5V脉宽为300ms的脉冲组成；第二输入端信号708，脉冲信号由3个幅值-5V，脉宽10ms的脉冲组成；第二输入端信号708和第一输入端信号707中的第二组脉冲在时间上大致对应。其中信号707和708的脉冲具体参数要根据所使用忆阻器特点来设计，本实施例只给出一种设计方案。
[0068]图7D在第一输入端101施加信号710，在第二输入端102施加信号711，同时在输出端102检测信号输出结果712。其中第一输入端信号710，脉冲信号分为三组同样的脉冲，每组脉冲信号由2个幅值为3V，脉宽为10ms的脉冲和一个幅值为1.5V脉宽为300ms的脉冲组成；第二输入端信号711，脉冲信号由2个幅值-5V，脉宽10ms的脉冲组成；第二输入端信号711和第一输入端信号710中的第二组脉冲在时间上大致对应。其中信号710和711的脉冲具体参数要根据所使用忆阻器特点来设计，本实施例只给出一种设计方案。
[0069]图7E在第一输入端101施加信号713，在第二输入端102施加信号714，同时在输出端102检测信号输出结果715。其中第一输入端信号713，脉冲信号分为三组同样的脉冲，每组脉冲信号由I个幅值为3V，脉宽为10ms的脉冲和一个幅值为1.5V脉宽为300ms的脉冲组成；第二输入端信号714，脉冲信号由I个幅值-5V，脉宽10ms的脉冲组成；第二输入端信号714和第一输入端信号713中的第二组脉冲在时间上大致对应。其中信号713和714的脉冲具体参数要根据所使用忆阻器特点来设计，本实施例只给出一种设计方案。
[0070]图7A?7E输出信号703、706、709、712、715中第三组脉冲信号幅值依次递减，说明当减少第二输入端与第一输入端信号脉冲匹配数目，将减少第一输入端信号和第二输入端信号的匹配度，减少忆阻器阻值的改变量。
[0071]图8是本发明提供的一种多层次识别方法，来模拟生物大脑对外界刺激的多层次识别，即认识、熟悉、陌生三种识别状态。其中，本发明只给出了一个三种状态识别的实施例，这种多层次识别方法可以根据应用的需要扩展成更多状态的识别方法，满足更加智能、更加精确的识别技术。
[0072]图8A是本发明提供的多层次识别方法的操作方法，通过分别调节第二输入端与第一输入端信号脉冲的匹配数目(X)和第二输入端信号脉冲幅值(Y)来实现多层次脉冲识另IJ。第一输入端输入信号可以代表已存储在生物大脑中的样本信号，第二输入端输入信号可以代表生物大脑接受外界环境的刺激信号，这种识别方法的原理是通过控制大脑存储的样本信号和外界环境的刺激信号的匹配程度来调控识别状态。具体为，第二输入端与第一输入端信号脉冲的匹配数目代表记忆的内容，第二输入端信号脉冲幅值代表刺激强度；当内容越详细，记忆越深刻，越容易记起；当刺激越强，越容易记起，即高质量的样本信号容易识别，高质量的刺激信号容易被识别。
[0073]图8B是本发明提供的多层次识别方法的识别状态划分。具体操作方法是分别给予的脉冲信号匹配数目为5、4、3、2、I ;第二输入端脉冲的幅值为-5 V、-4V、-3 V、-2 V、-1V，并将上述条件对应得到25组输出脉冲大小，即匹配数目为5，第二输入端脉冲幅值为-5V ;匹配数目为5，第二输入端脉冲幅值为-4V ;匹配数目为4，第二输入端脉冲幅值为-5V ;匹配数目为1，第二输入端脉冲幅值为-1V。其中第一输入端输入信号的幅值为15V。经过识别电路处理，得到25组输出信号。将25组结果以其输出幅值进行状态划分，当输出幅值大于1V认为是认知状态，当输出幅值大于5V小于1V认为是熟悉状态；当输出幅值小于5V认为是陌生状态。
[0074]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于忆阻器实现多层识别的电路，其特征在于，包括忆阻器M和定值电阻R，所述忆阻器M的一端作为第一输入端(101)用于接收记忆样本信号，所述忆阻器M的另一端作为第二输入端(102)用于接收外界刺激信号，所述忆阻器M的另一端还作为输出端(103)用于输出电压，所述忆阻器M的另一端还通过所述定值电阻R接地。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述定值电阻的阻值等于所述忆阻器M的低阻阻值。
3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述忆阻器M包括:第一电极层、第二电极层和设置于所述第一电极层和所述第二电极层之间的功能材料层；所述功能材料层为氧化物功能材料层、硫系化合物功能材料层或钙钛矿结构功能材料层。
4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，工作时，先在第一输入端输入记忆样本信号，忆阻器处在高阻态，由于定值电阻阻值远低于忆阻器高阻态阻值，定值电阻分压很小；再在第一输入端输入记忆样本信号，同时在第二输入端输入外界刺激信号，将两种信号进行匹配，实现电路对于外界信号的识别，在两种信号共同作用下，忆阻器的电阻逐渐减小，这种减小程度由外界刺激信号和记忆样本信号的匹配程度来决定；最后在第一输入端输入记忆样本信号，由于忆阻器的电阻阻值减少，定值电阻分压增加，输出信号强度增加；由于不同外界刺激信号对于忆阻器阻值改变不同，定值电阻最后分压的大小也不同，当输出的电压大于第一阈值电压A时，认为状态为识别，当输出的电压大于第二阈值电压B且小于第一阈值电压A时，认为状态为熟悉，当输出的电压小于第二阈值电压B时，认为状态为陌生。
5.一种基于忆阻器实现多层识别的电路的控制方法，其特征在于，包括下述步骤: (1)通过在第一输入端输入记忆样本信号，使得忆阻器处在高阻态时，检测记忆样本信号的输出状态； (2)通过在第一输入端输入记忆样本信号，同时在第二输入端输入外界刺激信号，进行记忆样本信号和外界刺激信号的匹配，使得忆阻器的电阻逐渐减小； (3)通过在第一输入端输入记忆样本信号，并获得输出端的电压；当输出端输出的电压大于第一阈值电压A时，认为状态为识别，当输出的电压大于第二阈值电压B且小于第一阈值电压A时，认为状态为熟悉，当输出的电压小于第二阈值电压B时，认为状态为陌生。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在步骤(2)中，通过改变记忆样本信号和外界刺激信号的匹配脉冲的数目以及所述外界刺激信号的幅值来进行所述记忆样本信号和外界刺激信号的匹配。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，第ηX ci次输入时，在第一输入端输入三组相同的样本信号，并在第二输入端输入一组外界刺激信号，获得输出电压Vnxcd; 根据相同的操作方法，在第一输入端输入mX c组记忆样本信号并获得mX c组输出电压，依次为V1、V2、……Vnxcd……、VmXc; 将输出电压根据幅值大小进行排序后划分为三个部分，从而实现了不同记忆样本对于不同外界刺激的多层次识别； 其中，每组样本信号的脉冲数目均为n，外界刺激信号的脉冲数目为n，外界刺激信号的幅值为b，且所述外界刺激信号与第一输入端输入的三组相同的样本信号中的第二组样本信号的时间同步；m为样本信号和刺激信号匹配最大数目，η为一次输入的样本信号和刺激信号的匹配数目；a为刺激信号最大幅值，m ^ η>0，η为整数；a ^ b>0 ;c为所有设计输入幅值的数目，i代表输入幅值为b的一次操作。
8.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在步骤(2)中，通过改变所述记忆样本信号和所述外界刺激信号的匹配脉冲的数目以及所述外界刺激信号的脉宽来进行所述记忆样本信号和外界刺激信号的匹配。
9.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在步骤(2)中，通过改变所述记忆样本信号和所述外界刺激信号的匹配脉冲的数目以及所述记忆样本信号和所述外界刺激信号的匹配时间来进行所述记忆样本信号和外界刺激信号的匹配。
【专利摘要】本发明公开了一种基于忆阻器实现多层识别的电路及其控制方法，来模拟生物大脑的多状态(认知、熟悉、陌生)认知能力。通过分别调节第二输入端与第一输入端信号脉冲的匹配数目和第二输入端信号脉冲幅值来实现多层次脉冲识别。第一输入端输入信号代表已存储在生物大脑中的样本信号，第二输入端输入信号代表生物大脑接收到外界环境的刺激信号，这种识别方法的原理是通过控制大脑存储的样本信号和外界环境的刺激信号相互匹配，来调控大脑对于外界刺激的识别状态，实现多层次识别技术。
【IPC分类】H03K19-00
【公开号】CN104539280
【申请号】CN201410676373
【发明人】缪向水, 许磊, 李袆
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月23日