面向感存算一体的类脑智能软硬件研究

1. 受人脑工作机制启发，发展类脑智能逐渐成为人工智能与计算科学领域研究的热点。而另一方面，人工智能的高速发展，需要底层硬件的计算性能不断提升。受制于传统冯诺依曼体系架构，现有的通用硬件平台（CPU、GPU和FPGA等）难以实现相关算法。从器件、算法、电路和类脑智能等多个角度出发，在面向存算一体的类脑智能软件与硬件两方面展开工作，研究如何利用类脑学习、情感、记忆等特性进行存算一体的软件算法与硬件电路设计，并应用在物联网和边缘计算、机器人、图像处理、人脸识别、可穿戴设备等领域。具体研究方向如下：

2. 1）类脑智能算法

3. 2）生理信号处理算法及其智能硬件实现

4. 3）面向感存算一体的智能硬件

5. 4）在线学习，深度学习，图像处理

6. 5）仿生控制与仿生学习系统设计
   

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2024年-2027年，大规模矩阵方程的模拟电路求解新方法研究，国家自然科学基金面上项目

2023年-2027年，持续感知芯片的安全可信关键技术，国家自然科学基金重点项目课题

2021年-2023年，面向全并行编程与在线学习的忆阻神经网络电路研究，国家自然科学基金青年项目

2024年-2026年，高能效的模拟存内计算芯片关键技术研究与应用，湖南省重点研发计划项目

2024年-2025年，湖南省科技特派员

2023年-2025年，湖南省湖湘青年英才

2022年-2023年，基于模拟存内计算的格密码高效硬件电路研究，CCF-华为胡杨林基金

2022年-2025年，湖南大学青年教师托举计划

2019年-2024年，忆阻神经网络的全电路设计及应用研究，中央高校科研业务费

2020年-2022年，具有类脑记忆特性的忆阻神经网络设计，湖南省高校创新实验室开放基金

2020年-2022年，智能家居照明芯片设计，广东省科技特派员项目

2021年-2023年，面向可穿戴式的忆阻在线学习电路研究，湖南省自然科学基金项目

近5年一作或通信IEEE期刊论文

Qinghui Hong, Haoyou Jiang, Pingdan Xiao, Sichun Du and Tao Li, "A Parallel Computing Scheme Utilizing Memristor Crossbars for Fast Corner Detection and Rotation Invariance in the ORB Algorithm," IEEE Transactions on Computers, Doi: 10.1109/TC.2024.3504817.(2024)

Pingdan Xiao, Sichun Du, Zhengmiao Wei, Qinghui Hong* and Shiping Wen. Design and Application of Programmable Analog Computing Circuit for Kalman Filter Algorithm Based on Memristive Array. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Artificial Intelligence. Doi: 10.1109/TCASAI.2024.3493039.(2024)

Jiliang Zhang, Xinjie Li, Pingdan Xiao, Qinghui Hong*. Design of Optoelectronic In-Sensor Computing Circuit Based on Memristive Crossbar Array for In-Situ Edge Extraction.IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers.DOI: 10.1109/TCSI.2024.3391281.(2024)

Qinghui Hong, Qing Li , Jia Li, Jingru Sun , and Sichun Du.Programmable Bionic Control Circuit Basedon Central Pattern Generator.IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems.DOI:10.1109/TCDS.2024.3388152.(2024)

Ya Li, Shaojun Ji, and Qinghui Hong*. Circuit Implementation of Memristive Fuzzy Logic for Blood Pressure Grading Quantification. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computational Intelligence,10.1109/TETCI.2024.3404004.(2024)

 Pingdan Xiao, Qinghui Hong*, Jingru Sun, Sichun Du and Jiliang Zhang, Design and Application of Programmable Analog Circuit for Solving Lyapunov Matrix Equation Based on Memristors,IEEE Transactions on Industrial Electronics, DOI: 10.1109/TIE.2023.3299044. (中科院一区)(2023)

 Pingdan Xiao, Qinghui Hong*, Sichun Du and Jiliang Zhang, Analog-in-memory Accelerator Design based on Memristive Arrays for Opposite Directional Interference Alignment Algorithm, IEEE Transactions on Industrial Informatics, Accepted. (中科院一区)(2023)

Hegan Chen, Qinghui Hong*, Zhongrui Wang, Chunhua Wang, Xiangxiang Zeng and Jiliang Zhang. Memristive Circuit Implementation of Caenorhabditis Elegans Mechanism for Neuromorphic Computing. IEEE Transactions on Neural Networks and Learning System, DOI: 10.1109/TNNLS.2023.3250655.(中科院一区) (2023)

 Sichun Du, Zedi Zhang, Jun Li, Chen Sun, Jingru Sun and Qinghui Hong*, Multidirectional Associative Memory Neural Network Circuit Based on Memristor, IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, doi: 10.1109/TBCAS.2023.3276077. (2023)

Qinghui Hong, Shen Man,Jingru Sun, Jiliang Zhang.Programmable In-Memory Computing Circuit for Solving Combinatorial Matrix Operation in One Step, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, DOI:10.1109/TCSI.2023.3263217. (2023)

Qinghui Hong, Haotian Fu, Yiyang Liu and Jiliang Zhang. In-Memory Computing Circuit Implementation of Complex Valued Hopfield Neural Network for Efficient Portrait Restoration. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. DOI: 10.1109/TCAD.2023.3242858.(CCF A类) (2023)  

Qinghui Hong, Bang He, Zedi Zhang, Pingdan Xiao, Sichun Du and Jiliang Zhang. Circuit Design and Application of Discrete CosineTransform based on Memristor. IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems.DOI: 10.1109/JETCAS.2023.3243569. (2023)

Sichun Du, Jun Li, Chen Sun, Pingdan Xiao, Qinghui Hong*, and Jiliang Zhang. 2023. Analog In-memory Circuit Design of Polynomial Multiplication for Lattice Cipher Acceleration Application. ACM Transactions Embedded Computing Systems. https://doi.org/10.1145/3605891. (2023)

 Jingru Sun, Mu Peng, Hongbo Jiang, Qinghui Hong*,Yichuang Sun. a Hierarchical Mapping and Interactive Attention Data Fusion Network for Traffic Forecasting, IEEE Internet of Things Journal,vol. 9, no. 24, pp.25685 - 25697,2022. (中科院一区) (2022)

 Qinghui Hong, Lanxin Yang, Sichun Du and Ya Li. Memristive Recurrent Neural Network Circuit for Fast Solving Equality-Constrained Quadratic Programming with Parallel Operation, IEEE Internet of Things Journal, vol. 9, no. 23, pp. 24560-24571, 1 Dec.1, 2022, doi: 10.1109/JIOT.2022.3189407. (中科院一区) (2022)

Qinghui Hong, Renao Yan, Chunhua Wang and Jingru Sun. Memristive Circuit Implementation of Biological Nonassociative Learning Mechanism and Its Applications, IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 14, no. 5, pp. 1036-1050, Oct. 2020, doi: 10.1109/TBCAS.2020.3018777.  (仿生电路领域权威期刊) (2022)

 Hegan Chen, Qinghui Hong*, Wenqi Liu, Zhongrui Wang and Jiliang Zhang. Design and Application of Biomimetic Memory Circuit based on Hippocampus Mechanism, IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, 2022, doi: 10.1109/TCDS.2022.3205033.(2022)

Yiyang Liu, Chunhua Wang, Jingru Sun, Sichun Du and Qinghui Hong*. One-Step Calculation Circuit of FFT and Its Application, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 69, no. 7, pp. 2781-2793, July 2022. (电路与系统领域权威期刊) (2022)  

 Hanpu Zhou, Zhuoying Fei, Qinghui Hong*, Jingru Sun, Sichun Du, Tao Li and Jiliang Zhang. Bionic Dual-loop Emotional Learning Circuit and Its Application In Radiation Early Warning Monitoring, IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, 2022, doi: 10.1109/TCDS.2022.3200470. (2022)    

 Renao Yan, Qinghui Hong*, Chunhua Wang, Jingru Sun and Ya Li. Multilayer Memristive Neural Network Circuit based on Online Learning for License Plate Detection, IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems.vol. 41, no. 9, pp. 3000-3011, Sept. 2022, doi: 10.1109/TCAD.2021.3121347.(CCF A类) (2021)   

Haotian Fu, Qinghui Hong*, Chunhua Wang, Jingru Sun and Ya Li. Solving Non-Homogeneous Linear Ordinary Differential Equations Using Memristor-Capacitor Circuit, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 68, no. 11, pp. 4495-4507, Nov. 2021. (电路与系统领域权威期刊) (2021)

 Z. Chen, J. Zhang, S. Wen, Y. Li and Q. Hong*, Competitive Neural Network Circuit Based on Winner-Take-All Mechanism and Online Hebbian Learning Rule, IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, vol. 29, no. 6, pp. 1095-1107, June 2021. (CCF B类) (2021)  

 Qinghui Hong*, Ya Li, Xiaoping Wang and Zhigang Zeng. A Versatile Pulse Control Method to Generate Arbitrary Multidirection Multibutterfly Chaotic Attractors, IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, vol. 38, no. 8, pp. 1480-1492, Aug. 2019. (CCF A类) (2019)

Qinghui Hong, Hegan Chen, Jingru Sun and Chunhua Wang. Memristive Circuit Implementation of a Self-Repairing Network Based on Biological Astrocytes in Robot Application. IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems. vol. 33, no. 5, pp. 2106-2120, May 2022, doi: 10.1109/TNNLS.2020.3041624. (中科院一区) (2020)

 Qinghui Hong, Qiujie Wu, Xiaoping Wang and Zhigang Zeng. Novel Nonlinear Function Shift Method for Generating Multiscroll Attractors Using Memristor-Based Control Circuit, IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, vol. 27, no. 5, pp. 1174-1185, May 2019.  (CCF B) (2019) 

人生目标：1.优秀自己、成就他人、解决模拟计算领域一些关键问题；2.做学生的人生导师：培养学生，爱生如子，传道授业解惑，做学生的“好老师，好朋友”。

(1) 将根据你的专业背景及个人兴趣以及毕业后是去企业工作还是继续深造，制定一套详细的培养计划；(2) 自始至终提供全方面的科研指导，特别是对研究方向及研究内容可提供具体的思路及指导；（3）定期与你进行学术交流与讨论，及时解决相关问题，并提供经费支持参加国内外相关学术会议；(4) 对于你取得的学术成果，将根据论文级别从个人科研经费里进行现金奖励；(5）对于表现优秀的学生，我很乐意推荐你到国内大型企业工作或海内外高校深造。欢迎有志之士报考我的研究生，同时接收有远大理想、脚踏实地的本科生进行科研培训。有意者请Email联系。

对20名本科生进行研究生式指导，长期为学生组织论文写作培训、科研方法培训、讨论会、组会等，每年对新进组学生进行为期一个月的全方面科研能力培训，训练学生的科研能力和写作能力，指导本科生发表IEEE T论文12篇，所培养的本科生前往香港大学，香港科技大学，清华大学深圳研究院，北京大学深圳研究院，南京大学，天津大学，华科大，北京理工大学，中科院空天院读研深造20人。指导本科毕业设计3人获信科院优秀创新论文一等奖，获得2020，2021年湖南大学本科毕业设计优秀指导老师。指导学生国家级SIT项目3项，其中一项获第十五届全国大学生创新创业年会推荐项目（全校1/7）。

本科生：陈和甘 香港大学（IEEE TNNLS, IEEE TNNLS, IEEE T COGN DEV SYST）；颜任遨 清华大学深研院（IEEE TCAD，IEEE TBCAS）；杨兰馨 南京大学（IEEE INTERNET THINGS）；石子锐 天津大学（NEURAL COMPUT APPL）；满慎 中科院空天院（IEEE TCAD）；周涵谱 北京理工大学（IEEE T COGN DEV SYST）；李晴 中科院空天院直博（IEEE T COGN DEV SYST）；付皓天 香港科技大学直博（IEEE T CIRCUITS-I, IEEE TCAD）彭文龙 华科 樊锐佳 北京大学深研院。

研究生: 刘祎洋（IEEE T CIRCUITS-I，IEEE TC） 张居迪（IEEE TVLSI） 黎俊（IEEE TVLSI） 肖平旦（中国科学：计算机科学, NEURAL COMPUT APPL, Neurocomputing）。

     2023年，湖南省“三尖”创新人才工程（湖湘青年英才-荷尖）

     2022 CCF 杰出演讲者

     电子信息学报优秀编委

     湖南大学青年教师托举计划

     湖南大学新进教师微格演练二等奖

     信科院青年教师教学基本功大赛一等奖

     2021、2022湖南大学本科毕业设计优秀指导老师

     2022本科毕业实习优秀指导教师

     指导的国家级大学生创新项目获第十五届全国大学生创新创业年会成果展示奖

     指导国家级大学生创新项目获湖南大学二等奖2项

2024年CCF芯片大会程序委员会主席

2023年CCF容错计算大会组委会主席（CCF CFTC 2023）

论坛主席，首届CCF芯片大会（CCF Chip2022）

专题主编：“存内计算”，电子与信息学报，2022

中国电子学会电路与系统分会“第三十届学术年会”：忆阻神经网络的全电路设计及应用 2019.11

广东技术师范大学：基于忆阻器的神经网络电路设计方法 研究生小白科研方法及写作技巧培训 2019.12

中国地质大学：类脑智能电路设计及应用 2021.9

湖南工学院：科技论文写作实战经验分享 2021.10

湘潭大学：基于忆阻器的存内计算电路 科技论文写作实战经验分享 2021.10  2022.3

长沙理工大学：面向存算一体的类脑智能电路设计及应用 2022.5

华中科技大学 华中农业大学：存算一体智能计算电路及应用 2022.6

Electronics专题研讨会：新型计算范式：模拟存内计算电路设计及应用 2024.06