Устройство для моделирования функций нейрона

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ НЕЙРОНА, содержащее каналы возбуждения и торможения, образованные наборами посотедовательно соединенных блоков взвешивания вхоДных сигналов и входных пороговых блоков, отличающееся тем, что, с целью сокращения сроков воспроизведения реакции нерона, оно содержит последовательно соединенные первый сумматор, инвертор, второй сумматор и пороговый блок, причем выходы канала возбуждения соединены с входами первого сумматора, а выходы канала торможения - с входами второго сумматора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пороговый блок содержит пороговьтй детектор и первый четьфехзначный И Л-вентиль, (Л выходы которых соединены с входом второго четырехзначного И Л-вентиля -0 -0 -0 г 0а Фиг.1 Ю 00 эо эо -jzf -ff

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) e(S1) G 06 G 7/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСтВЕННЫй КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3572016/28-13 (22) 30.03.83 (46) 07.02.85. Бюл. 1(- 5 (727 В.Л. Кузнецова, М.А. Раков и В.К. Овсяк (71) Физико-механический институт им. Г.В.Карпенко (53) 615.475(088.8) (56) 1. Кузнецова В.Л. Реализация

И Л нейроноподобных злементов.

В сб.: Материалы IX конференции молодых ученых физико-механического института АН УССР. Секция отбора и передачи информации. Львов, 1979, с. 80-84. (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ НЕЙРОНА, содержащее каналы возбуждения и торможения, образованные наборами последовательно соединенных блоков взвешивания вхоДных сигналов и входных пороговых блоков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения сроков воспроизведения реакции нерона, оно содержит последовательно соединенные первый сумматор, инвертор, второй сумматор и пороговый блок, причем выходы канала возбуждения .соединены с входами первого сумматора, а выходы канала торможения — с входами второго сумматора.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что пороговый блок содержит пороговый детектор и первый четырехзначный И2Л-вентиль, выходы которых соединены с входом второго четырехзначного И2Л-вентиля, 1 11388

Изобретение относится к моделиро= ванию биологических процессов и предназначено для построения нейронных сетей, и может быть использовано .в вычислительной технике, в системах г управления, в самоорганизующихся системах.

Известен .нейронноподобный элемент на И2Л-вентилях, содержащчй двухколлекторные инверторы-мультипликато-1п ры тока, четырехзначные И Л-вентили и пороговые детекторы l1) . . Недостатками известного нейронноподобного элемента являются низкое ! быстродействие и большие аппаратурные затраты, а также некоторая нестабильность функционирования, снижающая точность моделирования, Цель изобретения — сокращение сроков воспроизведения реакцг.и ней- 2гг рона.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для моделирования функций нейрона, содержащее каналы возбуждения и торможения, образованные наборами последовательно соединенных блоков взвешивания входных сигналов и. входных пороговых блоков, дополнительно содержит последовательно соединенные первый сумма- тор, инвертор, второй сумматор и пороговый блок, причем выходы канала возбуждения соединены с входами первого сумматора, а выходы канала торможения — с входами второго сумматора.

При этом пороговый блок содержит пороговый детектор и первый четьгрех значный И Л-вентиль, выходы которых соединены с входом второго четырех40 значного И2Л-вентиля.

На фиг. 1а,б приведены принципиальная схема порогового детектора и его условное изображ ние; на фиг, 2а,б — принципиальная схема четырехзначного И Л-вентиля и его условное изображение; на фиг. 3— принципиальная схема инвертора-мультипликатора; на фиг.4 — принципиальная электрическая схема устройст- о ва для моделирования нейрона; на фиг. 5 — функциональная схема устройства.

Устройство для моделирования функций нейрона содержит шину 1 пи- 55 тания, вход 2, инжектор 3, где Т— нормированный уровень инжектируемого тока, выход 4, двухколлекторные ин13 2 верторы-мультипликаторы 5-8,первый— четвертый пороговые детекторы 9

12 соответственно с нормированнымипорогами Т,, первый — четвертый четырехзначные И .Л-вентили 13 — 16 с нормированным уровнем "3" инжектируемого тока, пятый четырехзначный

И Л-вентиль 17 с нормированным уровнем инжектированного тока 6, шестой— девятый четырехзначные H JI-вентили

18 — 21 соответственно с нормированным уровнем "3" инжектированного тока, десятый четырехзначный И Л-вентиль 22 с нормированным уровнем "6" инжектируемого тока, пятый пороговый детектор 23 с нормированным порогом 6, инжектор 24 с нормированным уровнем "3" тока одиннадцатый четые рехзначный И Л-вентиль 25 с нормированным уровнем "3" инжектируемого тока, входы 26 — 29, выход 30.

Входы устройства 26 — 29 соединены с соответствующими входами инверторов — мультипликаторов 5 — 8, первые коллекторы которых подсоединены к входам соответственно пороговых детекторов 9 — 12, выходные коллекторы которых соединены с входами соответствующих четырехзначных И Лвентилей !3 — 16, выходьг первого 13 и второго 14 которых соединены с входом пятого четырехзначного И Лвентиля 17. выход которого соединен. с выходными коплекторами третьего

15 и четвертого 16 четырехзначных

И Л-вентилей. Входы первого — четвертого четырехзначных И Л-вентилей 13 — 16 подсоединены к выходным коллекторам соответственно шестого— девятого четырехзначных И Л-вентилей

18 — 21, входы которых подключены к вторым коллекторам инверторов 5 — 8.

Выходной коллектор пятого И Л-вентиля 17 соединен также с входом десятого четырехзначного И2Л вентиля 22, первый коллектор которого подключен к входу пятого порогового детектора

23, выход которого подсоединен к инжектору 24, к входу устройства 30 и ! к выходу одиннадцатого четырехзначного И Л-вентиля 25, вход которого соединен с вторым коллектором десятого И Л-вентиля 22.

Устройство содержит также группу каналов 31 возбуждения, группу каналов 32 торможения, сумматор 33, пороговый блок 34 и блок 35 формирования выходного сигнала.

11388

3

Каждая группа каналов 31 и 32 состоит из блоков 36 — 39 взвешивания входных сигналов и входных пороговых блоков 40 — 43 соответственно.

Кроме того, группа каналов 31 возбуждения содержит сумматор 44 взвешенных входных сигналов и инвертор

45. Каждый из блоков взвешивания входных сигналов состоит из двухколлекторных инверторов-мультипликаторов 5 — 8 соответственно. Вес входа задается отношением площади выходного коллектора к площади закороченного, которая принимается за единицу. 15

Устройство работает следующим образом.

На входы 26 — 29 подаются сигналы в виде нормированных дискретных уровней "0", "1", "2" и "3" тока, представляющих значения возбуждающих Х1

И Х и торможных У и У сигналов, Сйгйалы Х Х, У1 и У2 идентичны и

1 различаются только тем, что Х и Х., подаются на входы 26 и 27 возбуждаю- 2 щего канала, а У„ и У2 — на входы

28 и 29 тормозного канала. При этом инверторы-.мультипликаторы 5 и 6, пороговые детекторы 9 и 10 и четырехзначные И Л-вентили 13,14,18 и 19 относятся к двум возбуждающим каналам, а инверторы-мультипликаторы 7 и 8, пороговые детекторы 11 и 12, четырехзначные И Л-вентили 15, I6,20 и 21 — к двум тормозным каналам.

Токи, поступающие на входы 26—

29 инвертируются и мультиплицируются на два выхода каждый двухколлекторными инверторами-мультипликаторами ,5 — 8 соответственно. Если ток Х1, поступающий на вход порогового детектора 9, меньше заданного порога

Т1 (Х1(Т„), то пороговый детектор 9 открывается и отсасывает через цепь своего коллектора ток с входа четы45 рехзначного И Л-вентиля 13, при этом вентиль 13 закрывается. Аналогично, если ток на входе 27 меньше зал(нНОГО порога T2(Xg

13 а (шесть единиц), и вентиль будет отбирать на себя шесть единиц тока с инжектора четырехзначного И Л-вентиля 22. При этом вентиль 22 закрыт и ток на его выходе равен О, что меньше заданного порога 9, поэтому пороговый детектор 23 открывается и отсасывает на себя три единицы тока от инжектора 24. На выходе устройства ток равен О.

Если ток Х1, поступающий на вход порогового детектора 9, превьппает заданный порог Т или равен ему (Х ) Т1), то пороговый детектор 9 закрывается. При этом через четырехзначный И Л-вентиль 18 с инжектора вентиля 13 отбирается (3 — Х ) единиц тока и на вход четырехзначного

И Л-вентиля 13 поступает ток, равный

3 — (3 — Х1) = Х . Если ток Х> на входе 27 превышает или равен заданному порогу Т(„ порогового детектора 9 (X»,.T2), то на вход вентиля 14 аналогичйым образом поступает ток Х .

При этом через четырехзначный И Лвентиль 17 с инжектора вентиля 22 отбирается 6 — (Х +Х ) единиц тока и на вход порогового детектора 23 поступает 6 — (6 — (p +Х2)) = Х4+Х2 единиц тока. Если X4+X<>8, то пороговый детектор 23 закрыт и от инжектора 24 через четырехзначный И Лвентиль 25 отбирается 3 — (X1+X ) единиц тока. На выходе 30 устройства будет течь ток 3 — (3 - (Х +Х )1=

1 2

=(X<+X<) единиц

В случае, если Х +Х2>3, на выходе

30 будет течь ток, равйый трем единицам, что моделирует верхний порог насыщения нейрона.

В случае, если сигналы на входах 28 и 29 превышают соответствующие пороги

Tq и Т4 Н равны им (У1+ Tqy Q3Tq) от инжектора четырехэначного И Лвентиля 22 отбирается еще (У<+У2) единиц тока и на вход порогового детектора 23 пдступбт 6 — 6 — (Х1+

+Х )) — (У +У ) = f(X„+X ) — (У +Уд)) единиц тока. Дальнейшая работа происходит аналогично указанному и на выходе 30 будет течь ток 3 -13- (Х +

+,) — (У„-.Я - (, )(,) — "i+у,) едйниц тока.

1138813

1138813

1138813

Составитель Е. Капитанов

Редактор А. Козориз Техред А..Бабннец Корректор Г. Огар

Заказ 10690/38 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4