Устройство для моделирования нейрона

 

О "-С- =А,-"-Н- И Е

11 13 694873

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

f$ (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 26.06.78 (21) 2634282/18-24 (51) М. Кл."G 06G 7/60 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.10.79 Б1оллетень «¹ 40 (53) УДК 681.333 (088.8) по делам нзабретений н открытий (45) Дата опубликования описания 30.10.79 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

И. М. Цыгельный и В. Л. Кузнецова

Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт радиоэлектронной медицинской аппаратуры (54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

НЕЙРОНА

Изобретение относится к области моделирования биологических процессов и предназначено для построения нейронных сетей, а также может быть использовано в системах управления и в вычислительной технике.

Известна модель нейрона (11, содержащая интеграторы, сумматоры, инвертор и преобразователь.

Недостаток этого устройства заключается в присущей всем аналоговым устройствам значительной погрешности переработки информации, приводящей к потерям информации. Кроме того, применение емкости в качестве накопительного элемента делает затруднительным изготовление устройства в монолитном исполнении и затрудняет массовое производство.

Наиболее близким техничсским решением к изобретению является модель формального нейрона (2), содержащая первую группу управляемых генераторов, вы«оды которых подкл1очсны к входам первого сумматора, и счетчик, выход которого соединен с входом генератора выходных импульсов, выходом подключенного к управляющему входу счетчика. Кроме этого, модель содержит логический блок, выполняющий логарифмическую функцию.

К недостаткам данного устройства относятся неадекватная переработка возбуждаIoIJIIi« I1 тормозны«сигналов, что нс соответствует естественному нейрону, а также зависимость вы«одного сигнала от длительности в«одного импульса, приводящая к увеличению погрешности переработки информации в устройстве. В результате «арактерпстпкоп, на которую реагирует устройство, является не частота импульсов, а

jQ п«скважность, ITo не соответствует сстсствснному аналогу.

Цель изобретения — повышение точности моделирования информационны«свойств нейрона путем приближения его свойств к

1 свойствам сстсствснного аналога.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первую группу управляемых генераторов, вы«оды которы« подключены к в«одам псрвого сумматора, и счет шк, гы«од которого соединен с и одом генератора вы«одны«импульсов, выодом подк:по киного к управляющему в«оду счетчика, введены две группы в«одны«одновпбраторов, вторая группа управгс13 с1 IToPo13, 13 1 oPoll с i:31м «1т 1Р, ;3..рс1:13111!!1 счcr÷èê и вы«одной одновпбра1ор, 13ы«од 1к Гороl о яв,!яетс. 1 вь1..одом ст рсйства. В«о.t вы«одного одновпбратора подкл1о1сп к вы«оду генератора вы«одных

30:1мпульсов, моды 13«одны«однои1браторов

694873 первой группы являются возбужда!Ощими входамп устройства. Выходы Бходнь;х одновибраторов первой группы соедин ны с входами управляемых генераторов первой группы, входы входных одновибряторов второй группы слул(ат тормозными Входами устройства. Выходы Входных одповибраторов второй группы подключены к входам управляемых генераторов второй группы, выходы которых соединены с входами второго сумматора, выходом подключенного к вычитающсму входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом счетчика. Выход первого сумматора подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика.

На чертеже приведена структурна;: схема устройства.

Устройство содержит капал 1 возбуждающих сигналов и канал 2 тормозных сигналов, реверсивный счетчик 3, c итшк 4 гсг

) ) нератор о выходных импульсов, Бь!холиой одновибратор 6.

Каналы 1 и 2 состоят из двух групп входных одновибраторов 7 — 8 и 9 — 10, первоп )) группы управляемых генераторов 11 — 12 и второй группы упр авляем ых гe! Icp B I оров 13 — 14, первого 15 и второго 16 сумматоров.

Устройство работает следующим обра-,;0 зом.

На входы одновибраторов 7 — 10 поступаю r импульсные последовательности, импульсы в которых стандартизуются одновибраторами по длительности. Последова-;5) тсльпости стандартизованных импульсов

Пo i!B!OTC5! IIB !3) O+bl Гснсра гopOB 1 1 — I 4, l(0 торыс генерируют такто«ыс импульсы боЛСС B«ICOI(oil Ic! CI OÒ1>!. (ЛИТСГ!bHOCTI> 131>IXOДного импульса одповибраторя подбирястся 10 кратной периоду следования тякто«ы ; импульсов, что позволяет избавиться от погрешности квантования. (астотс! так!о13ых импульсов каждого генератора зявпс1«г тякн(с Or веса соответству)ощего Входа, Тя- I;) ким образом, колич cTI30 импульсов BB данный отрезок Bðåìåíè пропорционально частоте входной последовательности, а коэффициент пропорциональности учитывает

Вес входа.,)О

С выходов генераторов 11 — 14 пачки тактовых импульсов поступа!от пя соответствующий сумматор 15 (16). Просуммировянныс сигналы с выходов сумматоров прохоgsiT па соответствующие входы реверсивного счстчп!(c! 3, причем сш палы с выхода кс!

I 1 ñlË сl 1 I!OCT)i! l c! IOТ 1! а l! P 5!Мой Б. (ОД, сl СПГII аЛ Ы С ЬЧ>1 ХОД Я К Я П ЯЛ Я 2 — П а II! i« CP Cli i>111. 1 сl 3ность импульсов попадает на вход сч(.тчика 4, который вмсстс с генератором 5 осу- !30 щССтВЛяет ilcpeccier 5!МнуЛЬСОВ. ВЫХОДНОЙ одповибратор 6 производит стапдар)ч!зяцию выходных импульсов по длительности и амплитуде.

Введение новых блоков и связей между ними обеспечивает устранение зависимости выходного сигнала от длительности входных импул1.сов, что значительно уменьшает погрешность переработки информации.

Стандс!Р ИзаЦПЯ «хОДнь!х и ВыхоДноГО сиГпало« поз13оляст гяк)кс использовать устройство при построении сетей наряду с аналоговыми моделями нейронов и строить сети, содержащие тс и другие устройства для моделирования нейронов. (хроме того, введение дополнительного канала тормозных сигналов, а также реверсивного счетчика дает возможность получить адекватное воздейсгвие на выходlioII сш пал возбу)кдя!ощих и тормозящих

Входных сигналов, чго существенно повышает точиосгь моделирования нервной систем«!.

Ф 0 р ill „) .1;1;l 3 0 б р С T B Il 11 я

Устройст«о для моделирования нейрона, содержащее нервуlo группу управляемых гсператоро«, !3! !ходы которых подкл!очены к Входам ср«ого сумматора, и с1етчик, Выход которого соединен с в: одом генератора выходных импульсов, выход которого подкл!очси к управляющему Входу счет)икя, отл! чяющееся тем, что, с целью повыше««5. !о ности моделирования, в него

«всдспы ДВ группы Входных одновибраторов, «торяя группа управляс !ых генераторОВ, Бгорои (ухl IBTop, рсВсрсп«пый счстчик и Bhlxo,illo одповпбратор, выход которого

5I БЛ 5!()ТС и !3 Ы ХОДОМ УС 1 Р Ой СТ!3 сl, ВХОД ВЫ ХОДПОГО ОДНОI)l!OPdTOPB ПОДКЛIОЧСН I(. ВЫХОДУ

ГС!!CPс1 ГОРc! ВЫХОДНЫХ IDIII))ЛЬС013, Б:) ОДЫ

ВХОД!!1>!Х ОДНОВИОРсl1 ОРОБ ПСРВОЙ ГР ))ППЫ 5113I5iio Teil возбуждающими входамп устройCTl3d) «ЫХ )g >l «. ;0 I!bi>> OДПОВИОРB i OPOE, IICPвой группы соединены с входами управляемых I си(р И(оров первой группы, «ходы

Входных одно««бряторо« «тороп группы являются .-ормозпыми Входами устройства, Выходы «ход«ы.; одиовибряторов второй ! р 3 III! I! ПОДИЛ!О)!) il l I(ВХОДЯ м >)I! pci«Л51сзl ых

IeI1cpBio;)o«второй группы, выходы которых соедин l>l>! с входамп второго сумматора, выход которого подключен к вычитающсму входу рсверсп«ного счет гика, ьыход которого сосд!Гиен с входом счет чика, выход пер«ого c;:>!i!BòopB !!Ogl(;iloчеп к суммирующем; Входу рсвсрсп«погÎ счетчика

Источники информации, прип5!т!1(3 Но «нимяпис Ilp«экспертизе

1. Авторское свидстельспio СССР

¹ 283700, кл. G 06G 7/60, 1969.

2. )3«горское свидетельство СССР № 437103, кл. С) 06G 7/60, 1973 (г!ро!Отип).

694873

Составитель Л. Яцков

Редактор И. Грузова Техред А. Камышникова Корректор P. Беркович

Заказ 2521/17 Изд. Хо 623 Тираж 780 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2