name: Генерация и синхронизация сигналов в нейроморфных радиофизических системах
keyword_list: радиофизический генератор оптоволокно мемристор синхронизация
abstract: Разработка физических основ генерации, усиления и преобразования колебаний и волн в биологических системах является актуальной междисциплинарной задачей, в рамках которой решаются важные проблемы, связанные с исследованием когнитивных функций мозга, таких как обучение и память.  Данная диссертационная работа посвящена математическому и схемотехническому моделированию эффектов межнейронного взаимодействия. В диссертационной работе представлена экспериментальная система взаимодействующих  нейроноподобных генераторов ФитцХью-Нагумо, связанных посредством прямого пассивного канала связи с использованием оптоволокна и, показано, как такой оптический канал связи обеспечивает передачу сигнала, вынужденные колебания и синхронизацию принимающего генератора. Кроме того, реализован мемристивный канал связи таких нейроноподобных генераторов, на основе которого изучена стохастическая природа изменения резистивного состояния мемристивного устройства при воздействии периодических электрических сигналов разной формы. Предложена математическая модель стохастического поведения мемристоров на основе стандартного подхода к описанию динамической реакции мемристора на электрическое воздействие – аналогового изменения сопротивления и физических закономерностей, наблюдаемых в экспериментах. Экспериментально и теоретически показано, что изменение сопротивления мемристивных устройств под действием спайкоподобных сигналов обеспечивает адаптивную связь и синхронизацию нейроноподобных генераторов. В качестве модели адаптивных связей проведено математическое моделированиесвойств стохастической пластичности синаптического контакта на основе мемристивного соединения и реализованмеханизм spike timing dependent plasticity — STDP. Этот механизм представляет собой зависимость эффективности синаптической связи (усиление связи — потенциация, спад — депрессия) от соотношения времен прихода импульса на синапс. В качестве верификации полученных данных был реализован оптоволоконный интерфейс между искусственным нейроподобным генератором ФитцХью-Нагумо и живыми нейронами мозга. Продемонстрирована возможность стимуляции и синхронизации активности живых нейронов, и найдены эффективные параметры работы предложенной системы.
chairman_dissertation_council.name: Михаил
chairman_dissertation_council.surname: Бакунов
chairman_dissertation_council.patronymic: Иванович
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой
chairman_dissertation_council.degree: Доктор физико-математических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: E-2875-2017
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 55582858900
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Михаил
organization_supervisor.surname: Иванченко
organization_supervisor.patronymic: Васильевич
organization_supervisor.position: проректор по научной работе
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 29.35.03
rubrics.name: Нелинейные колебания и волны
oecds.code: 01.03.UI
oecds.name: PHYSICS, MULTIDISCIPLINARY
speciality_codes.name: Радиофизика
speciality_codes.code: 01.04.03
supervisors.fio: Казанцев Виктор Борисович
supervisors.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
supervisors.speciality_code: Радиофизика
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Караваев Анатолий Сергеевич
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Постников Евгений Борисович
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО, НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО, ННГУ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО, УНИВЕРСИТЕТ ЛОБАЧЕВСКОГО, ННГУ
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО"
protection_organization.ogrn: 1025203733510
protection_organization.supervisor_name: ЕЛЕНА
protection_organization.supervisor_surname: ЗАГАЙНОВА
protection_organization.supervisor_patronymic: ВАДИМОВНА
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения
author_organization.short_name: НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО, НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО, ННГУ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО, УНИВЕРСИТЕТ ЛОБАЧЕВСКОГО, ННГУ
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО"
author_organization.ogrn: 1025203733510
author_organization.supervisor_name: ЕЛЕНА
author_organization.supervisor_surname: ЗАГАЙНОВА
author_organization.supervisor_patronymic: ВАДИМОВНА
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения