一种脉冲神经网络神经元膜电压计算方法与流程

技术特征：
1.一种脉冲神经网络神经元膜电压计算方法，其特征在于，包括：步骤1：建立输入信号与神经元之间的映射关系，将输入信号转换为脉冲序列；步骤2：建立脉冲神经网络神经元模电压分布计算模型；步骤3：计算突触后神经元膜电压，生成突触后神经元脉冲序列。2.根据权利要求1所述的一种脉冲神经网络神经元膜电压计算方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1.1：采用首脉冲编码、时序脉冲编码或延时编码计算输入信号编码值；步骤1.2：根据编码值得到神经元脉冲发放时间，生成突触前神经元发放的脉冲序列。3.根据权利要求1所述的一种脉冲神经网络神经元膜电压计算方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2.1：选取spike response model神经元模型做为脉冲神经网络神经元非不应期时间段的膜电压计算模型；步骤2.2：建立突触后神经元不应期时段突触前神经元的脉冲累积生成的膜电压模型。4.根据权利要求3所述的一种脉冲神经网络神经元膜电压计算方法，其特征在于，所述步骤2.1中的脉冲神经网络神经元非不应期时间段的膜电压计算模型为：式中，v
jc
(t)表示突触后神经元非不应期时段接收突触前神经元的脉冲累积生成的膜电压；t
i
表示突触前神经元i在到时间段内发放的脉冲；δt为突触后神经元j脉冲发放后的不应期时间长度；w
ij
表示突触前神经元i与突触后神经元j之间的连接权值；表示突触后神经元j发放脉冲时间；t表示到时间段内的时间；表示突触后神经元j发放的前一个脉冲的时间；ε(x)为spike响应核函数：式中，τ表示时间延迟常量；η(x)为不应期核函数：式中η0、τ
r
分别为学习率、不应期常量。5.根据权利要求3所述的一种脉冲神经网络神经元膜电压计算方法，其特征在于，所述步骤2.2中的突触后神经元不应期时段突触前神经元的脉冲累积生成的膜电压模型为：ε(x)为脉冲响应核函数：
式中，v
jn
(t)表示突触后神经元j发放脉冲后进入不应期期间，突触前神经元i的脉冲累积生成的膜电压；t
i
表示突触前神经元i在到时间段内发放的脉冲；δt为突触后神经元j脉冲发放后的不应期时间长度；w
ij
表示突触前神经元i与突触后神经元j之间的连接权值；表示突触后神经元j发放脉冲时间；t表示到时间段内的时间；τ表示时间延迟常量。6.根据权利要求1所述的一种脉冲神经网络神经元膜电压计算方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3.1：构建脉冲神经网络神经元膜电压计算模型：式中，v
j
(t)表示突触后神经元j在t时刻的膜电压，θ表示脉冲发放的阈值；步骤3.2：根据输入的脉冲计算每一时刻的神经元j膜电压v
j
(t)，生成突触后神经元脉冲序列。7.根据权利要求6所述的一种脉冲神经网络神经元膜电压计算方法，其特征在于，所述步骤3.2包括：步骤3.2.1：判断是否计算结束或时间大于等于总脉冲时间t，是则跳转到步骤3.2.6；步骤3.2.2：突触后神经元j接收输入脉冲，计算其膜电压v
j
(t)；步骤3.2.3：判断v
j
(t)是否大于等于设定阈值θ；步骤3.2.4：当v
j
(t)＜θ时，转到步骤3.2.1；步骤3.2.5：当v
j
(t)≥θ时，突触后神经元j发放一个脉冲，发放时间记为并加入突触后神经元j发放的脉冲序列，随后突触后神经元进入不应期，不应期时间长度为δt，计算膜电压v
jn
(t)，置v
j
(t)和v
jc
(t)值为0，跳转到步骤3.2.1；步骤3.2.6：结束计算。

技术总结
本发明提供一种脉冲神经网络神经元膜电压计算方法，涉及脉冲神经网络技术领域，首先采用时间编码方法将输入信号转换为脉冲序列，选取Spike Response Model神经元模型做为脉冲神经网络神经元非不应期时间段的膜电压计算模型，再建立突触后神经元不应期时段突触前神经元的脉冲累积生成的膜电压模型，最后建立脉冲神经网络神经元膜电压计算模型，实现突触后神经元膜电压的计算；本发明通过计算不应期突出前神经元输入脉冲的累积，弥补了输入信息的丢失，将本发明方法应用于图像处理，减少了信息的损失，提高了输入信息的利用率。提高了输入信息的利用率。提高了输入信息的利用率。


技术研发人员：乔建忠 林树宽 周帅
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2022/3/25