忆阻神经元电路系统

复现24种生物放电

一种基于Hodgkin-Huxley模型与忆阻器非线性的神经元电路系统，通过离子通道级别的仿生设计，实现了对多种生物神经放电行为的硬件级复现。

Xiaosong, Li · 孙晶茹 · Sun, Yichuang · 王春华 · 洪庆辉 · 杜四春 · Jiliang, Zhang

IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers 2024

参数信息

复现生物放电模式数

24

技术优势

离子通道级仿生

利用忆阻器的非线性和非易失特性模拟多种离子通道的生物功能，而非仅在系统层面拼凑放电波形。

覆盖24种放电模式

通过调整HH模型电路参数即可在同一架构上复现从规则放电到复杂脉冲序列的常见生物神经元行为。

噪声鲁棒性接近生物

联合峰间期实验表明，随背景噪声增大，该电路仍保持与生物神经元一致的脉冲发射统计特性。

应用场景

• 神经形态计算：作为脉冲神经网络的基本神经元单元，构建高生物保真度的计算核心。
• 类脑芯片：提供可直接集成进类脑芯片的仿生神经元电路，替代传统简化模型。
• 具身智能：为具身智能体提供能适应噪声环境的低功耗神经形态决策单元。
• 智能传感器：用于传感器信号的前端仿生处理，在边缘端提取脉冲时间编码特征。