A multiplier-free Rulkov neuron under memristive electromagnetic induction: Dynamics analysis, energy calculation, and circuit implementation

多稳态 记忆电阻器 吸引子 乘数(经济学) 计算机科学 拓扑(电路) 混乱的 人工神经元 平衡点 统计物理学 人工神经网络 控制理论(社会学) 数学 物理 人工智能 非线性系统 数学分析 微分方程 组合数学 宏观经济学 经济 量子力学 控制(管理)
作者
Shaohua Zhang,Cong Wang,Hongli Zhang,Hairong Lin
出处
期刊:Chaos [American Institute of Physics]
卷期号:33 (8) 被引量:16
标识
DOI:10.1063/5.0160751
摘要

Establishing a realistic and multiplier-free implemented biological neuron model is significant for recognizing and understanding natural firing behaviors, as well as advancing the integration of neuromorphic circuits. Importantly, memristors play a crucial role in constructing memristive neuron and network models by simulating synapses or electromagnetic induction. However, existing models lack the consideration of initial-boosted extreme multistability and its associated energy analysis. To this end, we propose a multiplier-free implementation of the Rulkov neuron model and utilize a periodic memristor to represent the electromagnetic induction effect, thereby achieving the biomimetic modeling of the non-autonomous memristive Rulkov (mRulkov) neuron. First, theoretical analysis demonstrates that the stability distribution of the time-varying line equilibrium point is determined by both the parameters and the memristor’s initial condition. Furthermore, numerical simulations show that the mRulkov neuron can exhibit parameter-dependent local spiking, local hidden spiking, and periodic bursting firing behaviors. In addition, based on the periodic characteristics of the memductance function, the topological invariance of the mRulkov neuron is comprehensively proved. Therefore, local basins of attraction, bifurcation diagrams, and attractors related to extreme multistability can be boosted by switching the memristor’s initial condition. Significantly, the novel boosted extreme multistability is discovered in the Rulkov neuron for the first time. More importantly, the energy transition associated with the boosting dynamics is revealed through computing the Hamilton energy distribution. Finally, we develop a simulation circuit for the non-autonomous mRulkov neuron and confirm the effectiveness of the multiplier-free implementation and the accuracy of the numerical results through PSpice simulations.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
崩溃完成签到,获得积分10
2秒前
nibaba完成签到,获得积分10
9秒前
愉快的书易应助xzy998采纳,获得30
13秒前
13秒前
白昼の月完成签到 ,获得积分0
14秒前
常有李完成签到,获得积分10
14秒前
科研通AI2S应助三心草采纳,获得10
19秒前
光之美少女完成签到 ,获得积分10
21秒前
超越俗尘完成签到,获得积分10
30秒前
十二应助nibaba采纳,获得20
34秒前
x夏天完成签到 ,获得积分10
36秒前
小孟小孟完成签到 ,获得积分10
37秒前
你好纠结伦完成签到,获得积分10
42秒前
yzy完成签到 ,获得积分10
44秒前
45秒前
桐桐应助xzy998采纳,获得30
45秒前
阳光的雪珊完成签到 ,获得积分10
50秒前
crystal完成签到 ,获得积分10
50秒前
51秒前
灵巧的长颈鹿完成签到,获得积分10
57秒前
FFFFFF完成签到 ,获得积分10
58秒前
lling完成签到 ,获得积分10
1分钟前
luobote完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Qi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
勤奋平文完成签到 ,获得积分10
1分钟前
萌兴完成签到 ,获得积分10
1分钟前
颜小喵完成签到 ,获得积分10
1分钟前
哎呀哎呀呀完成签到,获得积分10
1分钟前
麻花阳应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
sc完成签到 ,获得积分10
1分钟前
cc完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
小呵点完成签到 ,获得积分0
1分钟前
学术圈边缘派遣员完成签到,获得积分10
1分钟前
爆米花应助冷傲雁菡采纳,获得20
1分钟前
橙子发布了新的文献求助30
1分钟前
iman完成签到,获得积分10
1分钟前
怕黑面包完成签到 ,获得积分10
1分钟前
王佳亮完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Engineering for calcareous sediments : proceedings of the International Conference on Calcareous Sediments, Perth 15-18 March 1988 / edited by R.J. Jewell, D.C. Andrews 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
2026 Hospital Accreditation Standards 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6262586
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8084703
关于积分的说明 16891484
捐赠科研通 5333193
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2838938
邀请新用户注册赠送积分活动 1816348
关于科研通互助平台的介绍 1670131