Обзор предметной области и концепция фреймворка для разработки моделей мемристоров и мемристорных нейронных сетей

В данной работе представлены предварительные результаты текущего исследования по разработке среды моделирования аппаратных мемристорных нейронных сетей. Проведен анализ релевантных трудов, описаны фундаментальные работы по мемристорам и мемристорным технологиям, рассмотрены различные физические реализации мемристоров, а также несколько математических моделей мемристоров из металло-диоксидной группы. Одна из таких моделей более подробно представлена в работе, описаны ее основные механизмы и наиболее интересные свойства. В работе также рассматривается недавно предложенная архитектура мемристорной нейронной сети, описывается методика обучения подобной аппаратной нейронной сети, реализация еу компонент: нейронов и синапсов на основе мемристорных мостов. В данной работе также выдвинуто предложение по улучшению этой архитектуры путем использования более точной модели мемристора в рамках сети. Основываясь на проведенном анализе предметной области, составлены и формально описаны требования к разработке среды моделирования мемристорных нейронных сетей. Кроме того, для лучшего понимания рассматриваемой предметной области составлены онтологическая и функциональная модели. Первая модель необходима для формализации объектной структуры предметной области, в то время как вторая модель используется для явного представления математических формул, описывающих физическое поведение соответствующих объектов. В совокупности обе модели позволяют составить полное, формализованное и многостороннее описание предметной области мемристорных нейронных сетей и перейти к процессу проектирования и разработки программного продукта. В конце работы кратко представлены дальнейшие перспективы разработки среды моделирования мемристорных нейронных сетей.