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🔥 内容介绍
本文简要探讨基于Dopamine-modulated Spike-Timing-Dependent Plasticity (DA-STDP)学习规则的Izhikevich神经元尖峰神经网络。Izhikevich神经元模型以其计算效率和生物逼真性而著称,能够模拟神经元的多种放电模式。将其与DA-STDP学习规则结合,则赋予网络更强的学习能力和适应性。
DA-STDP学习规则模拟了多巴胺神经递质对突触可塑性的调制作用。 不同于传统的STDP规则仅依赖于前后神经元脉冲时间的相对关系,DA-STDP 引入了多巴胺信号作为奖励信号,影响突触权重的更新方向和幅度。当网络行为满足预期目标时,多巴胺水平升高,增强奖励性突触连接;反之,则减弱非奖励性连接。
基于DA-STDP学习的Izhikevich神经元网络,能够在复杂的时空模式中学习和提取特征。其应用前景广泛,例如在机器人控制、模式识别和脑机接口等领域具有潜在的优势。 然而,该网络的训练效率和参数优化仍是需要进一步研究的关键问题,例如如何有效地设计多巴胺奖励机制以及如何避免局部最优解。未来的研究有望在这些方面取得突破,进一步提升该网络的性能和应用价值。
📣 部分代码
% Load all data
% Initialize a cell to store loaded data
data_structs = cell(length(files), 1);
for i = 1:length(files)
data_structs{i} = load(files{i}); % Load each file and store it
end
% Initialize variables to store learning rates
learning_rates = zeros(length(files), 1);
% Create a new figure for the comparative plot with a larger size
figure('Position', [100, 100, 800, 600]); % Width 800px, Height 600px
hold on; % Keep the plot open to add multiple traces
% Iterate over each loaded file and calculate the learning rate
for i = 1:length(files)
% Extract the relevant variable (synaptic histogram)
shist_data = data_structs{i}.shist;
% Create a time vector for the full duration
time_vector_full = 0.001 * (1:length(shist_data))'; % Convert to seconds
% Find the first moment when shist_data(:, 1) reaches Wm = 4
idx_end = find(shist_data(:, 1) >= 4, 1, 'first');
if isempty(idx_end)
idx_end = length(shist_data(:, 1)); % If it does not reach 4, use the last index
end
% Calculate synaptic strength for shist(:, 1) up to the found index
synaptic_strength = shist_data(1:idx_end, 1);
time_vector = time_vector_full(1:idx_end);
% Fit a straight line to the data to calculate the learning rate
p = polyfit(time_vector, synaptic_strength, 1);
learning_rates(i) = p(1); % Store the slope as the learning rate
disp(['Learning rate (' labels{i} '): ', num2str(learning_rates(i))]); % Display the learning rate
% Plot the synaptic strength data
plot(time_vector_full, shist_data(:, 1), 'Color', colors{i}, 'LineWidth', 2.5, ...
'DisplayName', [labels{i} ' (LR: ' num2str(learning_rates(i)) ')']);
end
% Customize the plot
xlabel('Time (s)', 'FontSize', 12, 'FontWeight', 'bold', 'FontName', 'Arial'); % X-axis label
ylabel('Synaptic strength', 'FontSize', 12, 'FontWeight', 'bold', 'FontName', 'Arial'); % Y-axis label
title('Synaptic Strength Over Time', 'FontSize', 14, 'FontWeight', 'bold', 'FontName', 'Arial'); % Plot title
legend('show', 'Location', 'northoutside', 'FontSize', 10, 'FontName', 'Arial'); % Show legend at the top
set(gca, 'FontSize', 12, 'LineWidth', 1.5, 'FontName', 'Arial'); % Customize axes
% Remove grid lines from the plot
set(gca, 'XGrid', 'off', 'YGrid', 'off');
hold off; % Release the plot
% Save the figure as a PNG file
saveas(gcf, 'synaptic_strength_comparison.png');
⛳️ 运行结果
🔗 参考文献
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擅长领域:
🌈 各类智能优化算法改进及应用
生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化、背包问题、 风电场布局、时隙分配优化、 最佳分布式发电单元分配、多阶段管道维修、 工厂-中心-需求点三级选址问题、 应急生活物质配送中心选址、 基站选址、 道路灯柱布置、 枢纽节点部署、 输电线路台风监测装置、 集装箱调度、 机组优化、 投资优化组合、云服务器组合优化、 天线线性阵列分布优化、CVRP问题、VRPPD问题、多中心VRP问题、多层网络的VRP问题、多中心多车型的VRP问题、 动态VRP问题、双层车辆路径规划(2E-VRP)、充电车辆路径规划(EVRP)、油电混合车辆路径规划、混合流水车间问题、 订单拆分调度问题、 公交车的调度排班优化问题、航班摆渡车辆调度问题、选址路径规划问题、港口调度、港口岸桥调度、停机位分配、机场航班调度、泄漏源定位
🌈 机器学习和深度学习时序、回归、分类、聚类和降维
2.1 bp时序、回归预测和分类
2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类
2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类
2.4 CNN|TCN|GCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类
2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类
2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类
2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类
2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类
2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类
2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类
2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测
2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类
2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类
2.14 PNN脉冲神经网络分类
2.15 模糊小波神经网络预测和分类
2.16 时序、回归预测和分类
2.17 时序、回归预测预测和分类
2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类
2.19 Transform各类组合时序、回归预测预测和分类
方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断
🌈图像处理方面
图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知
🌈 路径规划方面
旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、 充电车辆路径规划(EVRP)、 双层车辆路径规划(2E-VRP)、 油电混合车辆路径规划、 船舶航迹规划、 全路径规划规划、 仓储巡逻
🌈 无人机应用方面
无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化、车辆协同无人机路径规划
🌈 通信方面
传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化、水声通信、通信上传下载分配
🌈 信号处理方面
信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化、心电信号、DOA估计、编码译码、变分模态分解、管道泄漏、滤波器、数字信号处理+传输+分析+去噪、数字信号调制、误码率、信号估计、DTMF、信号检测
🌈电力系统方面
微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置、有序充电、MPPT优化、家庭用电
🌈 元胞自动机方面
交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长 金属腐蚀
🌈 雷达方面
卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合、SOC估计、阵列优化、NLOS识别
🌈 车间调度
零等待流水车间调度问题NWFSP 、 置换流水车间调度问题PFSP、 混合流水车间调度问题HFSP 、零空闲流水车间调度问题NIFSP、分布式置换流水车间调度问题 DPFSP、阻塞流水车间调度问题BFSP
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