非线性系统逻辑随机共振的理论研究

发布时间：2023-05-04 03:23

　　在微弱信号的检测中,噪声情况往往对检测结果的影响非常大。所以如何降低噪声、提高信噪比是测试人员一直在研究的热点。同时,随着大规模集成电路的发展,各芯片生产厂商都在不断挑战着芯片生产工艺的极限。日前,英特尔公司推出了最新的14nm工艺,同时表示将研发小于10nnm工艺的芯片。然而随着芯片制造工艺进入纳米时代,噪声就变成了影响计算性能的重要因素。然而事实上,噪声并不一定就是有害的,研究者发现噪声有时也有有益的一面。随机共振就是这种现象的典型实例。逻辑随机共振是一类随机共振现象,Murali等人发现在噪声背景下,非线性系统可以对微弱逻辑输入信号做出正确的逻辑判断。逻辑随机共振利用背景噪声来设计逻辑门的思路被认为是未来大规模集成电路设计的重要发展方向,有望能突破芯片中存在的三角制约关系。本文重点研究双稳系统中的逻辑随机共振现象。主要研究内容及结果有：(一)分析了对称四阶双稳系统的各参数对逻辑随机共振结果的影响。分别研究了在高斯白噪声背景下,系统的线性系数、非线性系数及偏移常数对系统输出的影响并利用遗传算法实现了对多个系统参数的同时寻优。实验结果证明通过本文提出的调参自适应逻辑随机共振算法,可以...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状综述
        1.2.1 随机共振(SR)理论的发展
        1.2.2 经典随机共振的代表模型
        1.2.3 经典随机共振的主要研究方式及理论
        1.2.4 非经典随机共振理论
        1.2.5 逻辑随机共振(LSR)
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 论文难点与解决方案
    1.5 小结
第二章 参数诱导及非噪声逻辑随机共振
    2.1 参数诱导逻辑随机共振
        2.1.1 双稳随机共振模型
        2.1.2 系统参数对逻辑随机共振的影响
        2.1.3 调参逻辑随机共振
        2.1.4 讨论
    2.2 非噪声逻辑随机共振
        2.2.1 两类双稳系统介绍
        2.2.2 周期信号驱动的逻辑随机共振
        2.2.3 讨论
    2.3 小结
第三章 色噪声逻辑随机共振
    3.1 OU噪声诱导SET-RESET触发器的设计
        3.1.1 Ornstein-Uhlenbeck噪声(OU噪声)
        3.1.2 基于逻辑随机共振的SET-RESET触发器的设计
        3.1.3 色噪声对有效势阱的影响
        3.1.4 实验模拟
    3.2 α稳定分布噪声对逻辑随机共振的影响
        3.2.1 α稳定分布噪声(Levy稳定噪声)
        3.2.2 实验模型与方法
        3.2.3 讨论
    3.3 小结
第四章 延迟时间反馈对逻辑随机共振的影响
    4.1 具有延时反馈的双稳系统
    4.2 线性增量延时反馈
        4.2.1 理论分析
        4.2.2 数值模拟
    4.3 高阶项延时反馈
        4.3.1 数值分析
        4.3.2 理论分析
    4.4 电路实验
        4.4.1 电路设计
        4.4.2 延时模块
        4.4.3 乘法模块
    4.5 小结
第五章 基于人工基因网络的增强型逻辑随机共振
    5.1 基于λ噬菌体的双稳单基因网络
    5.2 人工基因网络实现SET-RESET触发器
    5.3 增强型逻辑随机共振
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要创新点
    6.2 下一步研究方向
参考文献
个人简介
致谢



本文编号：3807853