شماره مدرك
21051
شماره راهنما
18058
پديد آورنده
خوش سيما، بهار
عنوان
همگامسازي شبكهي نورونهاي تاخيردار براساس مدل FHN با استفاده از روشهاي كنترل غيرخطي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
كنترل
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
يازده، 61ص. : مصور، جدول ، نمودار
توصيفگر ها
شبكههاي عصبي مغز , مدل FHN , همگامسازي نوروني , كنترل مدلغزشي
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/28
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي برق
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/02/28
كد ايرانداك
23220933
چكيده فارسي
نورونها در شبكهي عصبي مغز به عنوان واحد اصلي، پردازش اطلاعات براي عملكردهاي حياتي مغز را ممكن ميسازند. شبكههاي عصبي با يكديگر ارتباط برقرار ميكنند و در نتيجهي همگامسازي بين آنها، مغز ميتواند اطلاعات را به شكلي موثر پردازش كند. همگامسازي در فعاليتهاي شناختي-حركتي، تقويت پردازش اطلاعات و حفظ تعادل سيستم عصبي، از جمله مصاديق اهميت اين همگامسازي در شبكههاي عصبي مغز هستند. همگامسازي نورونها موضوع اصلي در اين تحقيق است كه از كاربردهاي آن ميتوان به كمك به بهبود ارتباطات عصبي و درمان برخي اختلالات عصبي مانند اوتيسم يا ADHD اشاره كرد. براي مدلسازي نورونها، در اين پژوهش از مدل FHN استفاده ميشود و در ابتدا يك شبكه با اتصالات حلقهاي در حضور اختلال معرفي و اثبات پايداري آن با كنترل خطي از نوع خطاي همگامسازي بررسي ميگردد. پس از آن شبكهاي از نورونها با اتصالات كامل بررسي ميشود كه براي آن كنترلكننده مدلغزشي طراحي و اثبات پايداري ميشود. پس از آن براي بررسي عملكرد كنترلكننده در حضور تاخير با افزودن آن به شبكه و اثبات پايداري مجدد، در شبيهسازيها تاثير تاخير بررسي ميگردد. در گام بعد اطلس مغزي 90 ناحيه اي همراه با ماتريس اتصالات واقعي بررسي ميشود كه كنترلكننده براي آن طراحي و اثبات پايداري ميشود و پس از آن با افزودن نامعيني و اختلال به سيستم اثبات پايداري مجدد و تاثير نامعيني و اختلال روي عملكرد شبكه مورد بررسي قرار ميگيرد. براي ارزيابي عملكرد كنترلكننده نيز از طريق به دست آوردن معيارهايي نظير خطاي همگامسازي، ميانگين مربعات خطا و بررسي تصاويري مانند نرخ آتشزني نورونها انجام ميگيرد تا ميزان كارامد بودن هر روش كنترلي به طور مجزا بررسي گردد.
چكيده انگليسي
Neurons constitute the fundamental units of the brain’s neural network and enable information processing required for the brain’s vital functions. Neural networks communicate with one another, and through synchronization among them, the brain is able to process information efficiently. Synchronization plays a crucial role in cognitive–motor activities, enhancement of information processing, and maintenance of the nervous system’s balance, highlighting its significance in brain neural networks. Neuronal synchronization is the central focus of this study, with potential applications including the improvement of neural connectivity and the treatment of certain neurological disorders such as autism and attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD).
To model neuronal dynamics, the FitzHugh–Nagumo (FHN) model is employed in this research. Initially, a ring-connected neural network in the presence of disturbances is introduced, and its stability is analyzed and proven using linear control. Subsequently, a fully connected neural network is investigated, for which a sliding mode controller is designed and its stability is rigorously established. The performance of the controller in the presence of time delays is then examined by incorporating delays into the network, re-establishing stability, and analyzing their effects through numerical simulations. In the next stage, a brain atlas comprising 90 regions along with a realistic connectivity matrix is considered; a controller is designed for this network and its stability is proven. Thereafter, uncertainties and disturbances are introduced into the system, stability is re-established, and the impacts of uncertainties and disturbances on network performance are investigated
The controller performance is evaluated by computing quantitative metrics such as synchronization error and mean square error, as well as by analyzing graphical representations including neuronal firing rates. These evaluations enable a separate and systematic assessment of the effectiveness of each proposed control strategy.
استاد راهنما
مرضيه كمالي , احسان روحاني
استاد داور
مريم ذكري , جلال ذهبي