Оптический д-дизъюнктор нечетких множеств



Оптический д-дизъюнктор нечетких множеств
Оптический д-дизъюнктор нечетких множеств

 


Владельцы патента RU 2451976:

Аллес Михаил Александрович (RU)
Соколов Сергей Викторович (RU)
Ковалев Сергей Михайлович (RU)

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики. Технический результат выражается в расширении возможностей устройства - создание устройства, выполняющего операцию Д-дизъюнкции (объединения) двух нечетких множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности устройства. Такой результат достигается за счет того, что в оптический Д-дизъюнктор нечетких множеств, содержащий источник излучения, первый линейный оптический транспарант, первый оптический n-выходной разветвитель, пару оптически связанных волноводов, введены второй оптический n-выходной разветвитель, второй линейный оптический транспарант, группа n блоков вычисления, каждый из которых содержит два оптических Y-разветвителя, три оптических Y-объединителя, две пары оптически связанных волноводов, два фотоприемника, два электрооптических дефлектора, источник излучения, оптический трехвыходной разветвитель, логический элемент «И-НЕ», пъезоэлемент и третью пару оптически связанных волноводов, интегрированных в пьезоэлемент. 2 ил.

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.

Известно оптическое устройство - оптический компаратор [Пат. RU 2020501 С1, Оптический компаратор / С.В.Соколов], содержащий источник излучения, коллимирующую линзу, прямоугольную призму, два электрооптических дефлектора и оптические объединители.

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым изобретением, следующие: источник излучения, два электрооптических дефлектора, оптический объединитель.

Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции Д-дизъюнкции (объединения) двух нечетких множеств.

Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для вычитания оптических сигналов [Пат. RU 2103721 С1 1998, Устройство для вычитания оптических сигналов. / С.В.Соколов, А.А.Баранник]. Устройство для вычитания оптических сигналов содержит оптические усилители, входной оптический разветвитель, две группы оптических транспарантов; оптические разветвления, кольцевое ответвление, оптический компаратор, оптическое ответвление, пару оптически связанных волноводов и оптический бистабильный элемент.

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический транспарант, оптический разветвитель, пара оптически связанных волноводов, оптический бистабильный элемент.

Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции Д-дизъюнкции (объединения) двух нечетких множеств.

Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь, принятый за прототип [Пат. RU 2020550 С1 1994, Оптический функциональный преобразователь. / С.В.Соколов], содержащий источник когерентного излучения, дифференциатор, оптический n-выходной разветвитель, оптический транспарант, оптический n-входной объединитель, оптически связанные волноводы, оптический модулятор.

Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие: источник излучения, оптический транспарант, оптический n-выходной разветвитель, пара оптически связанных волноводов.

Недостатками вышеописанного прототипа являются высокая сложность и невозможность выполнения операции Д-дизъюнкции (объединения) двух нечетких множеств.

Задачей изобретения является создание оптического устройства, позволяющего выполнять операцию Д-дизъюнкции (объединения) двух нечетких множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности до 105-106 операций в секунду.

Технический результат выражается в расширении возможностей устройства - создание устройства, выполняющего операцию Д-дизъюнкции (объединения) двух нечетких множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности устройства.

Сущность изобретения состоит в том, что в оптический Д-дизъюнктор нечетких множеств, содержащий источник излучения, первый линейный оптический транспарант, первый оптический n-выходной разветвитель, пару оптически связанных волноводов, введены второй оптический n-выходной разветвитель, второй линейный оптический транспарант, группа n блоков вычисления, каждый из которых содержит два оптических Y-разветвителя, три оптических Y-объединителя, две пары оптически связанных волноводов, два фотоприемника, два электрооптических дефлектора, источник излучения, оптический трехвыходной разветвитель, логический элемент «И-НЕ», пъезоэлемент и третью пару оптически связанных волноводов, интегрированных в пьезоэлемент, причем первым входом блока является вход первого оптического Y-разветвителя, вторым входом является вход второго оптического Y-разветвителя, выход источника излучения подключен ко входу оптического трехвыходного разветвителя, первый выход которого подключен ко второму входу первого оптического Y-объединителя, второй выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко второму входу второго оптического Y-объединителя, третий выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко входу второго оптического волновода третьей пары оптически связанных волноводов, первый выход первого оптического Y-разветвителя подключен к информационному входу первого электрооптического дефлектора, второй выход первого оптического Y-разветвителя подключен к первому входу первого оптического Y-объединителя, выход которого подключен ко входу первого оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов, выход второго оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов является поглощающим, выход первого оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов подключен ко входу первого фотоприемника, выход которого подключен к управляющему входу второго электрооптического дефлектора и к первому входу логического элемента «И-НЕ», выход первого электрооптического дефлектора подключен к первому входу третьего оптического Y-объединителя, первый выход второго оптического Y-разветвителя подключен к информационному входу второго электрооптического дефлектора, второй выход второго оптического Y-разветвителя подключен к первому входу второго оптического Y-объединителя, выход которого подключен ко входу первого оптического волновода второй пары оптически связанных волноводов, выход второго оптического волновода второй пары оптически связанных волноводов является поглощающим, выход первого оптического волновода второй пары оптически связанных волноводов подключен ко входу второго фотоприемника, выход которого подключен к управляющему входу первого электрооптического дефлектора и ко второму входу логического элемента «И-НЕ», выход второго электрооптического дефлектора подключен ко второму входу третьего оптического Y-объединителя, выход логического элемента «И-НЕ» подключен к управляющему входу пьезоэлемента, в который интегрирована третья пара оптически связанных волноводов, выход третьего оптического Y-объединителя подключен ко входу первого оптического волновода третьей пары оптически связанных волноводов, выход второго оптического волновода третьей пары оптически связанных волноводов является поглощающим, выход первого оптического волновода является выходом блока вычисления, выход источника излучения подключен ко входу оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя, а второй выход подключен ко входу второго оптического n-выходного разветвителя, каждый выход первого оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу первого линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен к первому входу соответствующего блока вычисления, каждый выход второго оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу второго линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен ко второму входу соответствующего блока вычисления, а выходы блоков вычисления являются выходами устройства.

Оптический Д-дизъюнктор нечетких множеств - устройство, предназначенное для выполнения в режиме реального времени операции Д-дизъюнкции (или драстического объединения - от англ. drastic) двух нечетких множеств А и В и получения результирующего множества D, функция принадлежности которого равна:

где µA(х) - функция принадлежности, описывающая нечеткое множество А элементов, определенных на базовой шкале Х ∈ x1, x2,…, xn, где n - количество элементов множества А,

µB(x) - функция принадлежности, описывающая нечеткое множество В элементов, определенных на базовой шкале Х ∈ x1, x2,…, xn, где n - количество элементов множества В.

Функциональная схема оптического Д-дизъюнктора нечетких множеств показана на фигуре 1.

Оптический Д-дизъюнктор нечетких множеств содержит:

- 1 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью 4×n усл(овных) ед(иниц);

- 2 - оптический Y-разветвитель;

- 3 - первый оптический n-выходной разветвитель;

- 4 - первый линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией пропускания, пропорциональной ;

- 5 - второй оптический n-выходной разветвитель;

- 6 - второй ЛОТ с функцией пропускания, пропорциональной ;

- 71, 72,…, 7n - группа n блоков вычисления (БВ).

Выход ИИ 1 подключен ко входу оптического Y-разветвителя 2. Первый выход оптического Y-разветвителя 2 подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя 3, а второй выход - ко входу второго оптического n-выходного разветвителя 5.

Каждый выход 31, 32,…, 3n первого оптического n-выходного разветвителя 3 подключен к соответствующему входу первого ЛОТ 4. Каждый i-й выход ЛОТ 4 подключен к первому входу i-го БВ 7i(i=1, 2,…n).

Каждый выход 51, 52,…, 5n второго оптического n-выходного разветвителя 5 подключен к соответствующему входу второго ЛОТ 6. Каждый i-й выход ЛОТ 6 подключен ко второму входу i-го БВ 7i(i=1, 2,…n).

Выходы БВ 71, 72,…, 7n являются выходами устройства.

Функциональная схема БВ 7i показана на фигуре 2.

БВ 7i содержит:

- 8 - первый оптический Y-разветвитель;

- 9 - первый оптический Y-объединитель;

- 101, 102 - первую пару оптически связанных волноводов (ОСВ) с порогом переключения оптического потока 1,05 усл. ед. [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А.Акаев, С.А.Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с, страница 148, рисунок 5.2];

- 11 - первый фотоприемник (ФП);

- 12 - первый электрооптический дефлектор (ЭОД);

- 13 - ИИ с интенсивностью 3 усл. ед.

- 14 - оптический трехвыходной разветвитель;

- 15 - второй оптический Y-разветвитель;

- 16 - второй оптический Y-объединитель;

- 171, 172 - вторую пару ОСВ с порогом переключения оптического потока 1,05 усл. ед.;

- 18 - второй ФП;

- 19 - второй ЭОД;

- 20 - третий оптический Y-объединитель;

- 21 - логический элемент «И-НЕ»;

- 221, 222 - третью пару ОСВ;

- 23 - пьезоэлемент (ПЭ), в который интегрирована третья пара ОСВ 221, 222 таким образом, что при отсутствии на управляющем входе ПЭ управляющего сигнала, изменяющего расстояние между ОСВ, оптическая связь в паре ОСВ отсутствует, появляясь только при наличии управляющего сигнала выше порогового уровня срабатывания ПЭ.

Первым входом БВ 7i является вход первого оптического Y-разветвителя 8, а вторым входом - вход второго оптического Y-разветвителя 15.

Выход ИИ 13 подключен ко входу оптического трехвыходного разветвителя 14, первый выход 141 которого подключен ко второму входу первого оптического Y-объединителя 9. Второй выход 142 оптического трехвыходного разветвителя 14 подключен ко второму входу второго оптического Y-объединителя 16. Третий выход 143 оптического трехвыходного разветвителя 14 подключен ко входу второго оптического волновода 222 третьей пары ОСВ 221, 222.

Первый выход первого оптического Y-разветвителя 8 подключен к информационному входу первого ЭОД 12. Второй выход первого оптического Y-разветвителя 8 подключен к первому входу первого оптического Y-объединителя 9, выход которого подключен ко входу первого оптического волновода 101 первой пары ОСВ 101, 102. Выход второго оптического волновода 102 первой пары ОСВ 101, 102 является поглощающим. Выход первого оптического волновода 101 первой пары ОСВ 101, 102 подключен ко входу первого ФП 11, выход которого подключен к управляющему входу второго ЭОД 19 и к первому входу логического элемента «И-НЕ» 21. Выход первого ЭОД 12 подключен к первому входу третьего оптического Y-объединителя 20.

Первый выход второго оптического Y-разветвителя 15 подключен к информационному входу второго ЭОД 19. Второй выход второго оптического Y-разветвителя 15 подключен к первому входу второго оптического Y-объединителя 16, выход которого подключен ко входу первого оптического волновода 171 второй пары ОСВ 171, 172. Выход второго оптического волновода 172 второй пары ОСВ 171, 172 является поглощающим. Выход первого оптического волновода 171 второй пары ОСВ 171, 172 подключен ко входу второго ФП 18, выход которого подключен к управляющему входу первого ЭОД 12 и ко второму входу логического элемента «И-НЕ» 21. Выход второго ЭОД 19 подключен ко второму входу третьего оптического Y-объединителя 20.

Выход логического элемента «И-НЕ» 21 подключен к управляющему входу ПЭ 23, в который интегрирована третья пара ОСВ 221, 222. Выход третьего оптического Y-объединителя 20 подключен ко входу первого оптического волновода 221 третьей пары ОСВ 221, 222. Выход второго оптического волновода 222 третьей пары ОСВ 221, 222 является поглощающим, выход первого оптического волновода 221 третьей пары ОСВ 221, 222 является выходом БВ 7i.

Работа оптического Д-дизъюнктора нечетких множеств происходит следующим образом. С выхода ИИ 1 оптический поток с интенсивностью 4×n усл. ед. поступает на вход оптического Y-разветвителя 2, с первого выхода которого оптический поток с интенсивностью 2×n усл. ед. поступает на вход первого оптического n-выходного разветвителя 3. Со второго выхода оптического Y-разветвителя 2 оптический поток с интенсивностью 2×n усл. ед. поступает на вход второго оптического n-выходного разветвителя 5.

На всех выходах 31, 32,…, 3n первого оптического n-выходного разветвителя 3 формируются оптические потоки с интенсивностью 2 усл. ед. Эти n потоков с интенсивностью 2 усл. ед. каждый, поступают на соответствующие входы ЛОТ 4, формируя на каждом его i-м выходе оптический поток с интенсивностью, пропорциональной 2×µAi), т.е. пропорциональной значению функции принадлежности µA(х) при конкретном i-м значении аргумента хi (i=1, 2,…n). Далее эти оптические потоки поступают на первые входы соответствующих БВ 71, 72,…, 7n.

Одновременно на всех выходах 51, 52,…, 5n второго оптического n-выходного разветвителя 11 также формируются оптические потоки с интенсивностью 2 усл. ед. Эти n потоков - с интенсивностью 2 усл. ед. каждый, поступают на соответствующие входы ЛОТ 6, формируя на каждом его i-м выходе оптический поток с интенсивностью, пропорциональной 2×µBi), т.е. пропорциональной значению функции принадлежности µB(х) при конкретном i-м значении аргумента xi(i=1, 2,…n). Далее эти оптические потоки поступают на вторые входы соответствующих БВ 71, 72,…, 7n.

Работа i-го БВ 7i происходит следующим образом.

С выхода ИИ 13 на вход оптического трехвыходного разветвителя 14 поступает оптический поток с интенсивностью 3 усл. ед. С первого выхода 141 оптического трехвыходного разветвителя 14 оптический поток с интенсивностью 1 усл. ед. поступает на второй вход первого оптического Y-объединителя 9. Со второго выхода 143 оптического трехвыходного разветвителя 14 оптический поток с интенсивностью 1 усл. ед. поступает на второй вход второго оптического Y-объединителя 16. С третьего выхода 143 оптического трехвыходного разветвителя 14 оптический поток с интенсивностью 1 усл. ед. поступает на вход второго оптического волновода 222 третьей пары ОСВ 221, 222.

Пусть µAi)=0, а 0≤µBi)≤1. Тогда на первом входе i-го БВ 7i отсутствует оптический поток, а на втором входе i-го БВ 7i присутствует оптический поток с интенсивностью 2×µBi) усл. ед. Так как на вход первого оптического Y-разветвителя 8 ничего не поступает, то, соответственно, на информационном входе первого ЭОД 12 отсутствует оптический поток, и на первый вход первого оптического Y-объединителя 9 тоже ничего не поступает. На выходе первого оптического Y-объединителя 9 присутствует оптический поток с интенсивностью 1 усл. ед. Этот оптический поток попадает на вход первого оптического волновода 101 первой пары ОСВ 101, 102 и, не переключаясь во второй оптический волновод 102 первой пары ОСВ 101, 102, поступает на вход первого ФП 11. На выходе первого ФП 11 формируется сигнал управления вторым ЭОД 19.

Одновременно с первого выхода второго оптического Y-разветвителя 15 оптический поток с интенсивностью µBi) усл. ед. поступает на информационный вход второго ЭОД 19, а со второго выхода оптический поток с интенсивностью µBi) усл. ед. поступает на первый вход второго оптического Y-объединителя 16. Так как на второй ЭОД 19 подан заданный управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью µB(xi) усл. ед. с выхода ЭОД 19 направляется на второй вход третьего оптического Y-объединителя 20. С выхода третьего оптического Y-объединителя 20 оптический поток с интенсивностью µBi) поступает на вход первого оптического волновода 221 третьей пары ОСВ 221, 222. При этом оптический поток с интенсивностью µB(xi)+1 усл. ед. с выхода второго оптического Y-объединителя 16 попадает на вход первого оптического волновода 171 второй пары ОСВ 171, 172. При µBi)≥0.05 усл. ед., а следовательно, µBi)+1)≥1.05 усл. ед. этот оптический поток переключается во второй оптический волновод 172 второй пары ОСВ 171, 172 и поглощается. Таким образом, на входе второго ФП 18 будет отсутствовать оптический поток, и, следовательно, на выходе ФП 18 не формируется электрический сигнал управления первым ЭОД 12, и на втором входе логического элемента «И-НЕ» 21 отсутствует электрический сигнал. Так как на выходе первого ФП 11 присутствует электрический сигнал, то на выходе логического элемента «И-НЕ» 21 отсутствует электрический сигнал управления ПЭ 23, в который интегрирована третья пара ОСВ 221, 222. Поэтому расстояние между оптическими волноводами третьей пары ОСВ 221, 222 велико и переключения оптического потока с интенсивностью 1 усл. ед. из второго оптического волновода 222 в первый 221 не происходит. Следовательно, с выхода первого оптического волновода 221 третьей пары ОСВ 221, 222 оптический поток с интенсивностью µBi) поступает на выход БВ7i

Таким образом, при µAi)=0 на выходе i-го БВ 7i будет присутствовать оптический поток с интенсивностью µBi) усл. ед.

Пусть µBi)=0, а 0≤µAi)≤1. Тогда на первом входе i-гo БВ 7i присутствует оптический поток с интенсивностью 2×µAi), а на втором входе i-го БВ 7i оптический поток отсутствует. Так как на вход второго оптического Y-разветвителя 15 ничего не поступает, то, соответственно, на информационном входе второго ЭОД 19 отсутствует оптический поток, и на первый вход второго оптического Y-объединителя 16 тоже ничего не поступает. На выходе второго оптического Y-объединителя 16 присутствует оптический поток с интенсивностью 1 усл. ед. Этот оптический поток попадает на вход первого оптического волновода 171 второй пары ОСВ 171, 172 и, не переключаясь во второй оптический волновод 172 второй пары ОСВ 171, 172, поступает на вход второго ФП 18. На выходе второго ФП 18 формируется электрический сигнал управления первым ЭОД 12.

Одновременно с первого выхода первого оптического Y-разветвителя 8 оптический поток с интенсивностью µAi) усл. ед. поступает на информационный вход первого ЭОД 12, а со второго выхода оптический поток с интенсивностью µA(xi) усл. ед. поступает на первый вход первого оптического Y-объединителя 9. Так как на первый ЭОД 12 подан заданный управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью µAi) усл. ед. с выхода ЭОД 12 направляется на первый вход третьего оптического Y-объединителя 20. С выхода третьего оптического Y-объединителя 20 оптический поток с интенсивностью µAi) поступает на вход первого оптического волновода 221 третьей пары ОСВ 221, 222. При этом оптический поток с интенсивностью µAi)+1 усл. ед. с выхода первого оптического Y-объединителя 9 попадает на вход первого оптического волновода 101 первой пары ОСВ 101, 102. При µA(xi)≥0.05 усл. ед., а следовательно, (µAi)+1)≥1.05 усл. ед. этот оптический поток переключается во второй оптический волновод 102 первой пары ОСВ 101, 102 и поглощается. Таким образом, на входе первого ФП 11 будет отсутствовать оптический поток, и, следовательно, на выходе ФП 11 не формируется электрический сигнал управления вторым ЭОД 19, и на первом входе логического элемента «И-НЕ» 21 отсутствует электрический сигнал. Так как на выходе второго ФП 18 присутствует электрический сигнал, то на выходе логического элемента «И-НЕ» 21 отсутствует электрический сигнал управления ПЭ 23, в который интегрирована третья пара ОСВ 221, 222. Поэтому расстояние между оптическими волноводами третьей пары ОСВ 221, 222 велико и переключения оптического потока с интенсивностью 1 усл. ед. из второго оптического волновода 222 в первый 221 не происходит. Следовательно, с выхода первого оптического волновода 221 третьей пары ОСВ 221, 222 оптический поток с интенсивностью µAi) поступает на выход БВ7i

Таким образом, при µBi)=0 на выходе i-го БВ 7i будет присутствовать оптический поток с интенсивностью µAi) усл. ед.

Пусть 0≤µAi)≤1 и 0≤µBi)≤1. Тогда на первом входе i-го БВ 7i присутствует оптический поток с интенсивностью 2×µAi) усл. ед. Этот оптический поток поступает на вход первого оптического Y-разветвителя 8, с первого выхода которого оптический поток с интенсивностью µAi) усл. ед. поступает на информационный вход первого ЭОД 12, а со второго выхода оптический поток с интенсивностью µAi) усл. ед. поступает на вход первого оптического Y-объединителя 9. Следовательно, с выхода первого оптического Y-объединителя 9 оптический поток с интенсивностью (µAi)+1) усл. ед. будет поступать на вход первого оптического волновода 101 первой пары ОСВ 101, 102. При µAi)≥0.05 усл. ед., а следовательно, при (µAi)+1)≥1.05 усл. ед. этот оптический поток переключается во второй оптический волновод 102 первой пары ОСВ 101, 102 и поглощается. Таким образом, на входе первого ФП 11 будет отсутствовать оптический поток, и, следовательно, на выходе ФП 11 не формируется электрический сигнал управления вторым ЭОД 19.

Одновременно на втором входе i-го БВ 7i присутствует оптический поток с интенсивностью 2×µBi) усл. ед. Этот оптический поток поступает на вход второго оптического Y-разветвителя 15, с первого выхода которого оптический поток с интенсивностью µB(xi) усл. ед. поступает на информационный вход второго ЭОД 19, а со второго выхода оптический поток с интенсивностью µBi) усл. ед. поступает на вход второго оптического Y-объединителя 16. Следовательно, с выхода второго оптического Y-объединителя 16 оптический поток с интенсивностью (µBi)+1) усл. ед. будет поступать на вход первого оптического волновода 171 второй пары ОСВ 171, 172. При µBi)≥0.05 усл. ед., а следовательно, (µBi)+1)≥1.05 усл. ед. этот оптический поток переключается во второй оптический волновод 172 второй пары ОСВ 171, 172 и поглощается. Таким образом, на входе второго ФП 18 будет отсутствовать оптический поток, и, следовательно, на выходе ФП 18 не формируется электрический сигнал управления первым ЭОД 12.

Так как на управляющем входе первого ЭОД 12 отсутствует заданный управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью µAi) усл. ед. с выхода ЭОД 12 не направляется на первый вход третьего оптического Y-объединителя 20 и поглощается. Так как на управляющем входе второго ЭОД 19 также отсутствует заданный управляющий сигнал, то и оптический поток с интенсивностью µBi) усл. ед. с выхода ЭОД 19 не направляется на второй вход третьего оптического Y-объединителя 20 и поглощается. Следовательно, на выходе третьего оптического Y-объединителя 20 будет отсутствовать оптический поток.

При отсутствии на выходе первого ФП 11 и второго ФП 19 электрических сигналов на выходе логического элемента «И-НЕ» 21 возникает сигнал управления ПЭ 23, обеспечивающий сближение волноводов третьей пары ОСВ 221, 222 так, что между ними появляется оптическая связь. Следовательно, оптический поток с интенсивностью 1 усл. ед. с третьего выхода 143 оптического трехвыходного разветвителя 14 через второй оптический волновод 222 третьей пары ОСВ 221, 222 переключается в первый оптический волновод 221 третьей пары ОСВ 221, 222 и поступает далее на выход БВ 7i.

Таким образом, при 0≤µA(xi)≤1 и 0≤µBi)≤1 на выходе i-го БВ 7i будет присутствовать оптический поток с интенсивностью 1 усл. ед.

При µAi)=0 и µBi)=0 на первом и втором входах i-го БВ 7i оптические потоки отсутствуют. Следовательно, на выходе i-го БВ 7i также будет отсутствовать оптический поток (оптические сигналы не проходят с выходов ЭОД 11, 9 на соответствующие входы третьего оптического Y-объединителя 20, при этом на выходе логического элемента «И-НЕ» 21 будет отсутствовать сигнал управления ПЭ 23).

Из вышеизложенного следует, что на выходе i-го БВ 7i формируются следующие оптические потоки (i=1, 2,…n):

- поток интенсивности µAi) усл. ед. при µBi)=0;

- поток интенсивности µBi) усл. ед. при µA(xi)=0;

- 1 усл. ед. во всех остальных случаях.

Таким образом, на выходе каждого i-го БВ 7i формируется оптический поток, интенсивность которого пропорциональна значению функции принадлежности µDi) для конкретного значения хi(i=1, 2,…n).

Следовательно, на выходах всех БВ 71, 72,…7n - на выходе устройства, формируется плоский оптический поток с интенсивностью по оси Ох , пропорциональной функции принадлежности µD(x) соответствующей результату операции Д-дизъюнкции двух нечетких множеств, определяемой равенством (1).

Быстродействие оптического Д-дизъюнктора нечетких множеств определяется динамическими характеристиками пьезоэлемента, фотоприемников, электрооптических дефлекторов и логического элемента «И-НЕ». Частота среза пьезоэлементов составляет 108 Гц. Фотоприемники, выполняемые в традиционном варианте на основе фотодиодов, имеют частоту среза 109 Гц, а электрооптические дефлекторы - 1010 Гц. Время задержки логического элемента, выполненного в интегральном исполнении на базе логики ТТЛШ, составляет 10-9 с. Для существующих непрерывно логических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.

Оптический Д-дизъюнктор нечетких множеств, содержащий источник излучения, первый линейный оптический транспарант, первый оптический n-выходной разветвитель, пару оптически связанных волноводов, отличающийся тем, что в него введены второй оптический n-выходной разветвитель, второй линейный оптический транспарант, группа n блоков вычисления, каждый из которых содержит два оптических Y-разветвителя, три оптических Y-объединителя, две пары оптически связанных волноводов, два фотоприемника, два электрооптических дефлектора, источник излучения, оптический трехвыходной разветвитель, логический элемент «И-НЕ», пъезоэлемент и третью пару оптически связанных волноводов, интегрированных в пьезоэлемент, причем первым входом блока является вход первого оптического Y-разветвителя, вторым входом является вход второго оптического Y-разветвителя, выход источника излучения подключен ко входу оптического трехвыходного разветвителя, первый выход которого подключен ко второму входу первого оптического Y-объединителя, второй выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко второму входу второго оптического Y-объединителя, третий выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко входу второго оптического волновода третьей пары оптически связанных волноводов, первый выход первого оптического Y-разветвителя подключен к информационному входу первого электрооптического дефлектора, второй выход первого оптического Y-разветвителя подключен к первому входу первого оптического Y-объединителя, выход которого подключен ко входу первого оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов, выход второго оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов является поглощающим, выход первого оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов подключен ко входу первого фотоприемника, выход которого подключен к управляющему входу второго электрооптического дефлектора и к первому входу логического элемента «И-НЕ», выход первого электрооптического дефлектора подключен к первому входу третьего оптического Y-объединителя, первый выход второго оптического Y-разветвителя подключен к информационному входу второго электрооптического дефлектора, второй выход второго оптического Y-разветвителя подключен к первому входу второго оптического Y-объединителя, выход которого подключен ко входу первого оптического волновода второй пары оптически связанных волноводов, выход второго оптического волновода второй пары оптически связанных волноводов является поглощающим, выход первого оптического волновода второй пары оптически связанных волноводов подключен ко входу второго фотоприемника, выход которого подключен к управляющему входу первого электрооптического дефлектора и ко второму входу логического элемента «И-НЕ», выход второго электрооптического дефлектора подключен ко второму входу третьего оптического Y-объединителя, выход логического элемента «И-НЕ» подключен к управляющему входу пьезоэлемента, в который интегрирована третья пара оптически связанных волноводов, выход третьего оптического Y-объединителя подключен ко входу первого оптического волновода третьей пары оптически связанных волноводов, выход второго оптического волновода третьей пары оптически связанных волноводов является поглощающим, выход первого оптического волновода является выходом блока вычисления, выход источника излучения подключен ко входу оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя, а второй выход подключен ко входу второго оптического n-выходного разветвителя, каждый выход первого оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу первого линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен к первому входу соответствующего блока вычисления, каждый выход второго оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу второго линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен ко второму входу соответствующего блока вычисления, а выходы блоков вычисления являются выходами устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических наноустройствах обработки информации для выбора (селекции) максимального сигнала из совокупности оптических сигналов, подаваемых на его вход.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе нечеткой логики. .

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе нечеткой логики. .

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации для решения оптимизационных задач математического программирования.

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических наноустройствах обработки информации для выбора (селекции) минимального сигнала из совокупности оптических сигналов, подаваемых на его вход

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических наноустройствах обработки информации для выбора (селекции) минимального сигнала из совокупности оптических сигналов, подаваемых на его вход

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических наноустройствах обработки информации для селекции оптических сигналов

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе нечеткой логики

Изобретение относится к оптическим кодирующим устройствам, выдающим логические двоичные сигналы, характеризующие приращения относительного положения двух элементов (10, 11) кодирующего устройства. Техническим результатом является упрощение изготовления устройства за счет расширения допуска изготовления меток и допуска позиционирования фотоэлементов. Устройство содержит два элемента, подвижных относительно друг друга, при этом первый элемент (10) содержит, по меньшей мере, одну метку (16), а на втором элементе (11) установлена пара фотоэлементов (17, 18) детектирования метки (16), причем размеры метки (16) определены таким образом, чтобы ее либо нельзя было детектировать ни одним из двух фотоэлементов (17, 18), либо можно было детектировать только одним фотоэлементом (17, 18), либо обоими фотоэлементами (17, 18), причем длина зоны второго элемента (11), содержащей пару фотоэлементов (17, 18) детектирования, меньше длины метки (16), при этом длины измерены в направлении относительного перемещения двух элементов (10, 11), и допуск на выполнение длины метки находится в пределах от минимальной длины, равной длине зоны, до максимальной длины метки, не зависящий от длины зоны и зависящей от числа приращений кодирующего устройства. 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к компьютерным системам, в частности к квантовым компьютерам и оптическим логическим элементам, и может быть использовано для полного определения состояния кубита. Техническим результатом является повышение точности измерений, сокращение времени измерения. Способ, основанный на считывании кубита в нескольких различных измерительных базисах, включающий воздействие на кубит электромагнитным излучением на переходах между уровнями кубита и некоторым вспомогательным уровнем. Для считывания кубита в требуемом измерительном базисе на кубит воздействуют бихроматическим излучением, спектральные компоненты которого резонансны переходам с уровней кубита на вспомогательный уровень, интенсивности и фазы спектральных компонент бихроматического излучения задают так, чтобы выделить требуемый для считывания кубита измерительный базис. Результат считывания определяют, регистрируя возбуждение кубита на вспомогательный уровень. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств. Технический результат заключается в обеспечении построения программируемой логической матрицы в наноразмерном исполнении с быстродействием, потенциально достижимым для чисто оптических устройств обработки информации. Технический результат достигается за счет оптической программируемой логической матрицы, которая состоит из оптических многофункциональных логических наноэлементов 1i,i=i,N, Q-выходных оптических наноусилителей 2i, i=1,2,N, полей программирования 3i, i=1,2, 2N-входных оптических многофункциональных логических наноэлементов 4i, i=1,Q, М-выходных оптических наноусилителей 5i, i=i,M, Q-входных оптических многофункциональных логических наноэлементов 6i, i=1,M. 1 ил.

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств. Заявленное устройство направлено на решение задачи подсчета количества входных оптических импульсов, а также задачи деления частоты входного сигнала как для когерентных, так и для некогерентных входных оптических сигналов с быстродействием, потенциально возможным для оптических процессорных схем, а также задачи наноразмерного исполнения устройства. Поставленная задача возникает при разработке и создании оптических вычислительных наномашин или приемопередающих наноустройств, обеспечивающих обработку информации в тера- и гигагерцовом диапазонах. Оптический наносчетчик состоит из источника постоянного оптического сигнала, 2N+2 оптических нановолокон, 2N+3 оптических нановолоконных Y-разветвителей, шести телескопических нанотрубок, двух оптических нановолоконных объединителей, оптического 2N+1-выходного нановолоконного разветвителя. Техническим результатом изобретения является возможность подсчета количества входных оптических импульсов и деления частоты входного сигнала как для когерентных, так и для некогерентных входных оптических сигналов с быстродействием, потенциально возможным для оптических процессорных схем, а также возможность наноразмерного исполнения устройства. 1 ил.
Наверх