Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI (전자공학회논문지CI)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Integrated Circuit Implementation and Characteristic Analysis of a CMOS Chaotic Neuron for Chaotic Neural Networks

카오스 신경망을 위한 CMOS 혼돈 뉴런의 집적회로 구현 및 특성 해석

  • Published : 2000.09.01
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Abstract

This paper presents an analysis of the dynamical behavor in the chaotic neuron fabricated using 0.8${\mu}{\textrm}{m}$ single poly CMOS technology. An approximated empirical equation models for the sigmoid output function and chaos generative block of the chaotic neuron are extracted from the measurement data. Then the dynamical responses of the chaotic neuron such as biurcation diagram, frequency responses, Lyapunov exponent, and average firing rate are calculated with numerical analysis. In addition, we construct the chaotic neural networks which are composed of two chaotic neurons with four synapses and obtain bifurcation diagram according to synaptic weight variation. And results of experiments in the single chaotic neuron and chaotic neural networks by two neurons with the $\pm$2.5V power supply and sampling clock frequency of 10KHz are shown and compared with the simulated results.

0.8㎛ 단일 폴리 CMOS 집적회로로 구현된 혼돈 뉴런의 동적 응답 특성을 분석하였다. 구현된 CMOS 혼돈 뉴런의 시그모이드 출력함수와 혼돈 발생회로 블록에 대한 일련의 수식 모델을 구하여 혼돈 뉴런의 동적 응답특성, 즉 뉴런 내부상태의 분기도 및 초기값 의존성을 보여주는 리아프노프 지수와 평균 발화율, 시간 및 주파수 응답 등 다양한 특성들을 수치해석적으로 분석하였다. 뿐만 아니라 4개의 시냅스를 지닌 2개의 혼돈 뉴런으로 이루어진 카오스 신경 회로망을 구성하여 시냅스 가중치에 따른 분기도 변화를 구하고 뉴럴 네트워크에서의 응용 가능성을 확인하였다. 한편 CMOS 집적회로로 구현된 혼돈 뉴런을 ±2.5V 전원, 10㎑의 클럭으로 구동시켜 단일 혼돈 뉴런 및 2개의 뉴런으로 이루어진 카오스 신경망에 대한 여러 동적 응답 특성을 측정하여 수치해석 결과와 비교, 분석하였다.

Keywords

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