Устройство для моделирования нейрона
В.Л. Кузьменко, Я. В. Борис, П.0. Мартынюк
Ю.П.Димбровский и А.И.Дедков тоц кий, н 1 э, . Р (72) Авторы изобретения
Львовский, государственный медицинский инстИУУт : (71) Заявитель (5 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ
НЕЙРОНА
Изобретение относится к аналоговому моделированию и предназначено для применения в адаптивных сетях распознавания об тазов и в моделировании гомеостатических ансамблей.
Кроме того, устройство применяется в системах слежения и автоматического управления.
Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее сумматор, выход которого через последовательно соединенные схему сравнения, преобразователь напряжения в частоту соединен с входом формирователя выходных импульсов (1 j.
Недостатком этого устройства является относительно малая точность.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования нейрона, содержащее преобразователи частоты в напряжение, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого через последовательно соединенные блок сравнения, преобразователь .напряжения в частоту подключен к вхо-, ду формирователя выходных импуль" сов j2).
Недостатком известного устрой ства является его чувствительность к слу" чайным изменениям величин входных сигналов, что при применении иэвест ного устройства в сетях повышает уровень спонтанного шума.
Цель изобретения — повышение точности моделирования за счет снижения чувствительности устройства к случайным фпюктуациям входных сигналов.
Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее и преобразователей частоты в напряжение, входы которых являются возбуждающими. входами устройства, выходы каждого иэ и преобразователей частоты .в напряжение подключень к соответствующим весовым входам сумматора, преобразователь напряже 902033 ния в частоту, выход которого подключен ко входу формирователя импульсных сигналов, выход которого является информационным выходом устройства, введены два блока сравнения, два ключа и блок памяти мгновенного значения напряжения, причем выход сумматора соединен с информационными входами обоих ключей и с первыми весовыми входами первого и второго блоков сравнения, выходы которых подключены соответственно к управляющим, входам первого и втоРого ключей, выходы которых объединены и подключены ко входу блока па- 1 мяти мгновенного значения напряжения, выход которого соединен с весовыми вторыми входами первого и второго блоков сравнения и со входом преобразователя напряжения в частоту. 26
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на иг. 2 - временные ди агр амму, -поя сняющие работу.
Устройство содержит и преобразователей 3 частоты в напряжение, сумма- 23 тор 2, преобразователь 3 напряжения в частоту, формирователь я импульсных сигналов, первый 5 и второй 6 блоки сравнения, первый 7 и второй 8 ключи, блок 9 памяти мгновенного зна-зо чения напряжения.
Устройство работает следующим образом.
При поступлении на и входов преобразователей частоты в напряжение час- тотно"импульсных последовательностей на выходе сумматора 2 образуется напряжение, пропорциональное сумме (учитывая веса входов сумматора) напряжений на выходах преобразователей l частоты в напряжение. Нормальное положение ключей 7 и 8 - закрытое. Однако при первом поступлении на первый вход блока 5 напряжения сумматора 2, на втором входе блока 5 имеется О напряжения. В результате ключ 7 переводится напряжением с выхода блока 5 в открытое положение и напряжение с выхода сумматора 2 поступает на вход блока 9. Напряжение с выхода блока 9 поступает на первый вход блока 6 и первый вход блока 5.
Веса блоков сравнения задаются таким образом, чтобы а<Ь; d Переход ключа 7 в закрытое состояние сопровождается запоминанием мгновенного U напряжения в блоке g. Это напряжение управляет частотой преобразователя 3. Затем импульсы, пропорциональные напряжению управления поступают на вход формирователя 4. Если напряжение выхода сумматора 2 испытывает незначительные случайные изменения и aU>+ bU, dU ccU,то ключи 7 и 8 остаются в закрытом состоянии и на выходе блока 9 напряжение не меняется. Если в момент времени напряжение на выходе сумматора 2 существенно меняется и а0 ЬЦ1, то на выходе блока 5 появляется напряжение, которое переводит ключ 7 в открытое состояние, и новое напряжение поступает на вход блока 9. В какой-то момент времени новая величина напряжения поступает на второй вход блока 5, в результате этого ключ 7 переходит в закрытое состояние, и блок 9 запоминает новое значение выходного напряжения сумматора 2. В момент времени и напряжение на выходе сумматора 2 существенно уменьшается U3. В результате на первый вход блока 6 поступает большее напряжение, чем на ее второй вход, и так как dU>7 cU3, то напряжение на выходе блока 6 открывает ключ 8, и новое значение напряжения сумматора поступает на вход блока 9; В момент времени t+7 на,оба вхо" да второго блока сравнения будет поступать одинаковое напряжение. В результате dU> < cU и ключ 8 перейдет в закрытое состояние. Таким образом, на вход блока 9 будет поступать только существенно изменяющееся напряжение выхода сумматора 2. Изменение определяется задаваемым соотношением весов первого и второго входов блоков 5 и 6. При этом блок 5 открывает доступ напряжения с выхода сумматора 2 на блок 9 при повышении напряжения, а блок 6при ее понижении. Напряжение с выходЛ сумматора 2, испытывающее колебания ниже установленных пределов не учитывается в устройстве в формировании ею выходной импульсной последовательности. 902033 Случайное изменение совокупности си гналов на входах устройства приведет к изменению era выходной последовательности убывающе мало. Вследствие этого устройство может применяться как в системах распознавания образов в качестве элемента борьбы с зашумлением и случайным искажением образа, так и в системах построенияя сверхус той чи вых гомеост азов. t0 В обычных гомеостати ческих си стемах в ответ на случайные изменения входных сигналов может произойти временное возмущение гомеостаза. В гомеостазах, в качестве элементов которо- 15 ro применяет ся предлагаемое устройст во, возмущение гомеостаза может произойти только при ° закономерных воздействиях на его входах. Если гомеостаз является составной частbe 2Е более обширного ансамбля, то понижение чувствительности его к случайным воздействиям может способствовать увеличению устойчивости самого ансамбля и уменьшения уровня спонтан- 2$ ного шума в его сетях. В биологических системах, в том числе и сенсорных системах распознавания образов, такой механизм сниже- 30 ния чувствительности к случайным воздействиям, т.е. не закономерным и не несущим в себе информации, предусмотрен избирательной адаптацией сенсорной системы к тому или иному типу внешних воздействий. Такой механизм избирательной адаптации биосистемы не совсем ясен, .однако Не исключается, что в его основе может лежать некая интегральная совокупность механизмов, сходных с описанным выше. В системах слежения подавление случайных изменений в активности на входах следящей системы повышает информативную ценность выходных сигналов. Формула изобретения Устройство для моделирования нейрона, содержащее и преобразователей частоты в напряжение, входы которых являются возбуждающими входами устройства, выходы каждого из и преобразователей частоты в напряжение подключены к соответствующим весовым входам сумматора, преобразователь напряжения в частоту, выход которого подключен ко входу формирователя импульсных си гналов, выход которого является информационным выходом уст ройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два блока сравнения, два ключа и блок памяти мгновенного значения напряжения, причем выход сумматора соединен с информационными входами обоих кпючей и с первыми весовыми входами первого и второго блоков сравнения, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, выходы которых объединены и подключены ко входу блока памяти мгновенного значения напряжения, выход которого соединен с весовым вторыми входами первого и второго блоков сравнения и со входом преобразователя напряжения в частоту. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свитедельство СССР И 452016, кл. G 06 С 7/60, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР Р 647698, кл. G 06 С 7/60, 1979, (прототип) . 902033 Составитель 8.Рыбин Редактор Н.Ковалева Техред М. Тепер Корректор M.Коста Заказ 12385/59 Тираж 731 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делан иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
