[发明专利]基于耦合MEMS谐振器的储备池计算硬件的实现方法及装置

权利要求书

1.一种基于耦合MEMS谐振器的储备池计算硬件的实现方法，其特征在于，包括：

对待测时序信号进行预处理，以使所述待测时序信号中各时刻对应的待测信号与所述耦合MEMS谐振器的虚拟节点维度一一对应；

设计所述耦合MEMS谐振器的非线性振动方程：

其中，m为谐振器等效质量；γ为阻尼比，由包括系统的品质因数的参数决定；k为线性机械刚度系数，由耦合MEMS谐振器的材料和尺寸决定；k₃为非线性机械刚度系数；k_c为线性耦合刚度系数；k_c3为非线性耦合刚度系数；F为驱动信号幅值，ω为耦合MEMS谐振器的本征谐振频率，x为振幅，x₁为双端固支梁谐振器一端支梁的振幅，x₂为双端固支梁谐振器另一端支梁的振幅，为对振幅求一阶导数，为对振幅求二阶导数；

根据所述非线性振动方程将所述耦合MEMS谐振器调控至预设非线性工作点，实现对所述待测时序信号的非线性响应；

分别对所述MEMS耦合谐振器的两个信号测试端进行检测，得到各时刻对应的待测信号对应的第一输出信号及第二输出信号，其中，对于当前时刻对应的待测信号，通过双向时延反馈方式将当前时刻对应的待测信号对应的第一输出信号及第二输出信号反馈至下一时刻对应的待测信号对应的虚拟节点；

将预设目标值与各时刻对应的待测信号对应的第一输出信号及第二输出信号进行回归训练，得到储备池计算所需的权重系数。

2.根据权利要求1所述的基于耦合MEMS谐振器的储备池计算硬件的实现方法，其特征在于，所述对待测时序信号进行预处理，包括：

针对于某一时刻对应的待测信号，对该时刻对应的待测信号进行特征提取，得到第一信号；

随机生成该时刻对应的待测信号的掩码序列，并与所述第一信号进行乘法运算，得到第二信号；

对所述第二信号进行数字信号到模拟信号的转换。

3.根据权利要求2所述的基于耦合MEMS谐振器的储备池计算硬件的实现方法，其特征在于，所述对所述第二信号进行数字信号到模拟信号的转换之后还包括：

将转换后的模拟信号与激励信号进行幅度调制后输入所述耦合MEMS谐振器。

4.根据权利要求2所述的基于耦合MEMS谐振器的储备池计算硬件的实现方法，其特征在于，所述分别对所述MEMS耦合谐振器的两个信号测试端进行检测，包括：

通过跨组放大器对测试端输出的电流信号进行一级放大，将电流信号转化为电压信号；

对所述电压信号进行二级放大，将二级放大后的信号输入带通滤波器进行特定频率波形的采集；

对所述特定频率的波形进行包络信号的解调；

对解调后的信号进行模拟信号到的数字信号转换，得到所述第一输出信号及所述第二输出信号。

5.根据权利要求1所述的基于耦合MEMS谐振器的储备池计算硬件的实现方法，其特征在于，所述通过双向时延反馈方式将当前时刻对应的待测信号对应的第一输出信号及第二输出信号反馈至下一时刻对应的待测信号对应的虚拟节点，包括：

将当前时刻对应的待测信号对应的第一输出信号乘以第一反馈强度值后反馈至下一时刻对应的待测信号对应的虚拟节点；

将当前时刻对应的待测信号对应的第二输出信号乘以第二反馈强度值后反馈至下一时刻对应的待测信号对应的虚拟节点。

6.根据权利要求1所述的基于耦合MEMS谐振器的储备池计算硬件的实现方法，其特征在于，所述将预设目标值与各时刻对应的待测信号对应的第一输出信号及第二输出信号进行回归训练，包括：

采用岭回归算法进行训练，所述岭回归算法为：

W＝y′X^T(XX^T+λI)^-1

其中，W为所述权重系数对应的矩阵，X为所述第一输出信号或第二输出信号对应的矩阵，X^T为X的转置矩阵，I为单位矩阵，λ为正则化系数，y′为所述预设目标值对应的目标向量。