Устройство для моделирования нейрона

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1652575 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено29.07.75 (21) 2162494/18 4 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано15.03.79.Бюллетень № 10 (51) М. Кл.

Gt 06 (Ъ 7/60

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) У Д К 6 16. 809 1.81 (088. 8) Дата опубликования описания 18.03.79

I0. В. Савин (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА

Изобретение относится к области кибернетики и предназначено для моделирования деятельности нервной системы живых организмов.

Известны модели нейронов (l),(2), моделирующие отдельные эффекты, наблюдаемые при работе нервных клеток, однако эти уст- ройства не позволяют воспроизвести с достаточной точностью процесс образования сложных условных рефлексов и опознавания различных объектов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство (3), содержащее пороговые элементы, входы первого и второго из которых соединены соответственно с возбуждаюгцим входом и входом положительного подкрепления устройства, а выход третьего — с выходом возбуждающих сигналов устройства, логические элементы И, инвертор и узел памяти.

Недостатком известного технического ,решения являе "ся низкая точность моделирования условного рефлекса.

Целью изобретения является увеличение точности моделирования процесса образования условного рефлекса.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит два одновибратора, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго логического элемента И, и балансный усилитель, выход которого соединен с входом третьего порогового элемента, узел памяти выполнен в ви де магнитного:сердечника с двумя обмотками, подключенными к выходам. одновибратора, и датчика Холла, помещенного в зазор магнитного сердечника и.соединенного с входами балаисного усилителя, входы первого логического элемента И подключены к выходам первого и второго пороговых элементов, входы второго логического элемента И к выходам инвертора и второго порогового элемента, а входы третьего логического

15 элемента И вЂ” к выходам инвертора и третьего порогового элемента.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства с возбуждающим входом 1, входом 2 положительного подкрепления, выходом 3 возбуждающих сигналов и выходом 4 тормозящих сигналов.

На входах имеются пороговые элементы 5 и 6; Устройство также содержит инвертор 7, логические элементы И 8 и 9, одновибраторы

652575

1О

Формула изобретения

1О и 11, тороидальный магнитный сердечник

12 с зазором, в который помещен датчик 13

Холла. На сердечнике 12 размещены обмотки: обмотка 14 служит для перемагничивания сердечника,в положительную сторону, а обмотка 15 перемагничивяет сердечник в отрицательную сторону. Балансный усилитель

16 постоянного. тока с симметричным входом и несимметричным выходом служит для усиления сигнала датчика 13 Холла. Выходные сигналы модели поступают с порогового элемента 17 и логического элемента И 18.

Сердечник 12 с обмотками 14 и 15 с датчи- ком 13 Холла входит в состав узла 19 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Ня входах имеются пороговые элементы 5 и 6, Как только сигнал на входе достигает некоторого бпределенного значения, пороговь|й элемент срабатывает и на его выходе появляется логическая единица. При появлении сигналов на возбуждающем входе 1 и входе 2 положительного подкрепления срабатывают пороговые элементы 5 и 6. Единичные сигналы с выходов этих пороговых элементов поступают на логический элемент И 8, который регистрирует одновременное появление возбуждающего сигнала и положительного подкрепляющего сигнала и подает единичный уровень напряжения на вход одновибратора 10. Одновибратор 10 выдает импульс, и обмотка 14 подмагничивает сердечник на шаг в положительную сторону.

Длительность импульса одновибраторов 10 и 11 выбрана так, что сердечник 12 перемаг"- -ничивается лишь частично. Каждое следующее совпадение возбуждающего и положительного подкрепляюшего сигналов приводит к дальнейшему подмагничиванию сердечника 12 в положительную сторону.

Таким образом, происходит выделение и закрепление одного из нескольких наиболее существенных признаков опознаваемого объекта.

При воздействии только на входе положительного подкрепления срабатывает пороговый элемент 6, и логическая единица поступает на второй вход логического элемента И 9. Так как на входе 1 сигнал отсутствует, с выхода инвертора 7 снимается единичный уровень .напряжения, который подается на первый вход логического элемента И 9.

Логическая единица с выхода логического элемента И 9 возбуждает одновибратор. 11, при этом обмотка 15 подмагничивает сердечник 12 на шаг в отрицательную сторону.

Таким образом, если данный признак опознаваемого объекта является случайным, встречается редко или не встречается вообще, после обучения содержимое памяти становится отрицательным.

Для регистрации величины и знака намагниченности тороидального сердечника 12!

35 используется датчик 13 Холла, который помешен в зазор сердечника 12.

Сигнал, снимаемый с холловских контактов датчика 13, поступает на симметричный вход балансного усилителя 16 постоянного тока, я несимметричный выход этого усилителя связан со входом порогового элемента 17, регистрирующего положительное содержимое памяти.

При положительном содержимом памяти на несимметричном выходе бялансного усилителя 16 постоянного тока появляется усиленный сигнал датчика 13 Холла. Пороговый элемент 17 срабатывает и выдает единичный уровень напряжения на выход 3 возбуждающих сигналов и на второй вход логического элемента И !8.

Первый вход логического элемента И 18 связан с выходом инвертора 7..Если содер- жимое памяти положительно, а сигнал на возбуждающем входе 1 отсутствует, с логического элемента И 18 на выход 4 выдается тормозящий сигнал, который исчезает при появлении ня входе 1 возбуждающего сигнала.

При отрицательном содержимом памяти на выход порогового элемента !7 выдается логический ноль, что приводит к исчезновению сигналов на выходе 3 возбуждаюших сигналов и выходе 4 тормозящих сигналов.

Преимущество предлагаемого устройства по отношению к известным устройствам состоит в том, что степень закрепления запоминаемого признака опознаваемого объекта зависит от вероятности его появления, поэтому все случайные и несущественные признаки не запоминаются, что позволяет при обучении выделять и закреплять только наиболее существенные признаки объекта или какой-либо ситуации.

Устройство для моделирования нейрона, содержащее пороговые элементы, входы первого и второго из которых соединены соответственно с возбуждающим входом и входом положительного подкрепления устройства; а выход третьего — с выходом возбуж: дающих сигналов устройства, логические элементы И, инвертор и узел памяти, отлинаюи!ееся тем, что, с целью увеличения точности моделирования процесса образования условного рефлекса, оно содержит два одновибратора, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго логического элемента И, и балансный усилитель, выход которого соединен с входом третьего порогового элемента, узел памяти выполнен в виде магнитного сердечника с двумя обмотками, подключенными к выходам одновибраторов, и датчика Холла, помещенного в зазор магнитного сердечника

652575

Составитель В. Киселев

Техред О. Луговая Корректор Д.Мельниченко

Тираж 779 Подписное

Редактор С. Хейфиц

Заказ I063//47

ЦНИИПИ Государственного комитета АЗССР по делам изобретений и открытий!! 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и соединенного с входами балансного усилителя, входы первого логического элемента

И подключены к выходам первого и второго пороговых элементов, входы второго логического элемента И вЂ” к выходам инвертора 5 и второго порогового элемента, а входы третьего логического элемента И вЂ” к выходам инвертора и третьего порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 211168, М.кл. G 06 G 7/60,,1966.

2. Крайзмер г1. П., Сочивко В. П. Бионика, М., 1968, с. 77.

3. Авторское свидетельство СССР № 222028, М.кл. G 06 G 7/60, 1966.