[发明专利]一种基于忆阻器阵列的球形数据分类装置及其操作方法

权利要求书

1.一种基于忆阻器阵列的球形数据分类装置，其特征在于，包括：分类器和辅助控制模块；

所述辅助控制模块用于对所述分类器进行控制，从而依次执行初始化聚类中心操作和训练操作；所述训练操作包括将待分类的球形数据集中的各数据向量进行分类的过程；一次完整的训练操作表示对待分类的球形数据集中的各数据向量均完成了数据分类操作；其中，每完成一次数据分类操作后，所述辅助控制模块控制分类器依次执行聚类中心更新操作和归一化判断操作；所述归一化判断操作用于计算更新后的聚类中心的模长，并与预设阈值W_th²进行比较；若更新后的聚类中心的模长大于预设阈值W_th²，则辅助控制模块控制分类器执行归一化操作；

所述辅助控制模块还用于判断所述分类器是否完成了一次完整的训练操作，若未完成，则继续对所述分类器进行控制，对球形数据集中的待分类数据向量执行训练操作；否则，判断训练次数是否达到预设训练次数，若未达到预设训练次数，则将球形数据集中的各数据向量均标记为待分类，重新控制分类器执行训练操作；若已达到，则分类完成；

所述分类器包括：输入控制模块、忆阻器阵列、字线控制模块、比较模块和输出缓存模块；

所述输入控制模块与所述忆阻器阵列的列端口双向连接；所述字线控制模块的输出端与所述忆阻器阵列的行输入端连接，所述忆阻器阵列的行输出端与所述比较模块的输入端相连，所述比较模块的输出端与所述输出缓存模块的输入端相连；

执行所述初始化聚类中心操作时，所述输入控制模块用于从待分类的球形数据集S＝{S₁,S₂,…,S_n}中随机选择k个数据向量作为聚类中心，基于写电压对各聚类中心的数据向量进行编码后，将各聚类中心的数据向量写入到所述忆阻器阵列中，构成聚类中心矩阵W_k×m；其中，n为球形数据集中数据向量的个数，m为数据向量的维度；所述字线控制模块用于确定忆阻器阵列上各聚类中心数据向量的写入行坐标位置，并使相对应的行使能；

执行所述数据分类操作时，所述输入控制模块用于选取待分类的球形数据集中的一个待分类数据向量S_i，i∈{1,...,n}；基于读电压对数据向量S_i进行编码后施加在所述忆阻器阵列上；所述忆阻器阵列用于实现数据向量S_i与聚类中心矩阵W_k×m的向量矩阵点乘运算，得到数据向量S_i与各个聚类中心之间的余弦相似度，并输出到所述比较模块中；所述比较模块用于比较数据向量S_i与各个聚类中心之间的余弦相似度，得到最大余弦相似度所对应的聚类中心C_p，其数据向量为W_p，将聚类中心C_p所对应的类别标签作为数据向量S_i的类别标签，输出到所述输出缓存模块中进行缓存；

执行所述聚类中心更新操作时，所述输入控制模块用于基于写电压对ηS_i进行编码后施加在所述忆阻器阵列中聚类中心C_p所在的行上，将聚类中心C_p的数据向量W_p更新为W_p+ηS_i，即W_p＝W_p+ηS_i；其中，η为学习率。