Устройство для моделирования нейрона

 

Изобретение относится к аналоговому моделированию и может быть использовано при исследовании нервной системы в нейрофизиологических экспериментах, а также как функциональный элемент в системах искусственного интеллекта. Цель изобретения - повышение достоверности моделирования путем воспроизведения хаотических процессов нервной проводимости в узком диапазоне частот спайковых разрядов аксонного холмика. В состав известного устройства вводят релейный элемент 6, ключ 7, генератор 8 шума, фильтр 9 нижних частот, двухвходовый сумматор 10. Благодаря введению дополнительных элементов с их связями значительно возрастает достоверность моделирования, поскольку учитываются явления, связанные с наличием у нейрона реально функционирующего аксона. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ЦЯ (11) Р1) G 06 G 7/60

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ь

Мй

ВВ

ЪФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

H АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4373428/28-14. (22) 01.02.88 (46) 15.05.90. Бюл. У 18 (71) уфимский авиационный институт им, Серго Орджоникидзе . (72) И.Ф.Гаэутдинов, И.М.Лакомкин, А.В,Савельев и Н.А.Сергеев (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 895489, кл. G 06 G 7/60, опублик.

1982. (54) уС РОЙС ВО gm 1ОдЕЛИРОВАHИя ,НЕЙРОНА .{57) Изобретение относится к аналоговому моделированию и может быть использовано при исследовании нервной системы в нейрофизиологических

2 экспериментах, а также.как функциональный элемент в системах искусственного интеллекта. Цель изобретенияповышение достоверности моделирования путем воспроизведения хаотических процессов нервной проводимости в узком диапазоне частот спайковых разрядов аксонного .холмика В состав известного устройства вводят релейный элемент 6, ключ 7, генератор

8 шума, фильтр 9 нижних частот, двухвходов-,й .сумматор 10. Благодаря введению дополнительных элементов с их связями значительно возрастает достоверность моделирования, поскольку учитываются явления, связанные с наличием у нейрона реально функционирующего аксона. 1 ил.

1564654

Изобретение относится к области ан >логового моделирования и может бысть использовано при исследовании нервной системы в нейрофизиологичес-. ких экспериментах, а также как функциональный элемент в системах искусственного интеллекта.

Цель изобретения — повышение достоверности моделирования путем воспроизведения хаотических процессов нервной проводимости в узком диапазоне; частот спайковых разрядов аксонного, холмика. ! На чертеже приведена функциональная схема устройства для моделирова„! ния нейрона, Устройство для моделирования нейр6на содержит формирователи 1 вход, ъ1х сигналов, входы которых являются .»1наптическими входами устройства п>>еобразователя 2 частоты в напряжен> е, блоки 3 задания весовых коэффиц>агентов, сумматор 4, функциональный преобразователь 5, релейный элемент

6, ключ 7, генератор 8 шума, фильтр

9 нижних частот и двухвходовый сумматор 10, преобразователь 11 напряжения в частоту, 1

ЗО

Устройство для моделирования нейрбна работает следующим образом.

На возбуждающие и тормозящие входы

y(,тройства, которыми являются входы формирователей 1 входных сигналов, пОдаются входныеимпульсные последоватальности, соответствующие поступающим на нейрон входным возбуждающим и тормозящим сигналам. ПоследовательнОсти импульсов, стабилизированные пО амплитуде и длительности, с частотами следования равными частотам входных сигналов поступают на соответствующие преобразователи 2 частоTbl в напряжение, С выходов последних . 5 ->апряжения, пропорциональные входным частотам, подаются через блоки 3 задания весовых коэффициентов, где происходит их масштабирование по амппитуде и преобразование знака в соответствии с весом данного синаптическогб контакта и типом синапса (возбуждающий или тормозящий), на входы сумматора 4, производящего их алгебраическое суммирование. Далее

55 суммарное напряжение поступает на вход функционального преобразователя

5 с трапецеидальной характеристикой, Напряжение на выходе преобразователя

5 зависит от величины суммарно ro сигнала и может либо увеличиваться по мере увеличения входного сигнала в случае превышения им порога пре-, образователя 5 (линейная зона), либо .>ставаться постоянным (зона насыщения), либо уменьшаться (зона депрессии). Одновременно сигнал с выхода сумматора поступает на вход релейного элемента б. Если стимуляция входов устройства такова, что соотношение общих уровней возбуждения торможения, результатом которого является суммарный выходной сигнал сумматора 4, не попадает в узкую зону чувствительности релейного элемента б, то на его выходе напряжение равно нулю, что поддерживает ключ 7 в разомкнутом состоянии и устройство работает аналогично прототипу, Если суммарное соотношение между уровнями поступающих на входы устройства возбуждающих и тормозящих сигналов таково, что суммарное напряжение с выхода сумматора 4 попадает. в зону чувствительности релейного элемента

6, то на его выходе появляется сигнал

"1", переводящей ключ 7 » замкнутое состояние. В результате этого сигнал с выхода генератора 8 шума поступает на вход фильтра 9 нижних частот, выделяющего низкочастотную составляющую шума, которая через ключ 7 лов ступает на первый вход сумматора 10 и суммируется с поступающим на его второй вход напряжением с выхода функционального преобразователя 5, которое при данном состоянии уровней стимулов не равно нулю, т,е. по входным сигналам амплитудная характеристика релейного элемента 6 находится в пределах амплитудной характеристики преобразователя 5, Таким образом, напряжение, поступающее с выхода сумматора 10 на вход преобразователя 11 напряжения в частоту, представляет сумму напряжения с выхода преобразователя 5 со случайной составляющей с генератора 8 шума. -При этом происходит модуляция частоты следования импульсов с входа преобразователя 11 напряжения в частоту низкочастотной составляющей напряжения шума, подаваемой с генератора 8 так, что частота выходных импульсов на выходе устройства флуктуирует в пределах, определяемых амплитудой случайного, сигнала и местом

5 положения рабочей точки: внутри амплитудной характеристики релейного

=лемента (соответствующей частотам

0,325-0,33 кГц). При выходе величины суммарного сигнала с выхода сумматора 4 из зоны чувствительности релейного элемента 6 устройство возвращается в исходный режим, не отличающийся от работы прототипа.

1564654

Формула изобретения

Составитель А.Сапко

Редактор О.Спесивых Техред M.Õoäàíè÷ Корректор Л.Бескид

Заказ 1162

Тираж 558

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r,Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

Устройство для моделирования нейрона, содержащее формирователи входных сигналов, входы которых являются возбуждающими и тормозящими, а выходы соединены с входами соответствующих преобразователей частоты в напряжение, входы которых соединены через блоки задания весовых коэффициентов с входами сумматора, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, выход преобразователя напряжения в частоту является выходом устройства, о тл и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности моделирования путем воспроизведения хаотических процессов нервной проводимос5 ти в узком диапазоне частот спайковых разрядов аксонного холмика, в него дополнительно введены релейный элемент, ключ, двухвходовый сумматор, фильтр нижних частот и генератор шума, причем вход релейного элемента соединен с выходом сумматора, а выход соединен с управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора шума через фильтр низких частот, а выход ключа соединен с первым входом двухвходового сумматора, второй вход которого включен в разрыв .между выходом функционального преобразо20 вателя и преобразователя частоты в напряжение так, что второй вход дьухвходового сумматора соединен с выхо дом функционального преобразователя„ а выход двухвходового сумматора сое25 динен с входом преобразователя напряжения в частоту.