Модель формального нейрона

 

< 964662

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Респубпнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05. 11. 80 (21) 3002819/18-24 с присоединением заявки,% (23) Приоритет

Опубликовано 07. 10. 82. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 07. 10. 82 (51)M. Кл.

С 06 (; 7160

9Ъеудерстенаый комитет

СССР ио делам иэабретеиик и открытии (53) УЙК 681 ° 333 (088. 8}!

Г. И. Фурсин " (:ас()нни. ,!

1 . а А ГЕК" л ..:

ТЕХЫ ;Е ..-" -

Москвоский ордена Трудового Красного Знамени ИБЛИ0 1

1 физико-технический институт (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54} МОДЕЛЬ ФОРМАЛЬНОГО НЕЙРОНА

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для создания обучающихся электронных систем.

Известна модель формального нейрона, выполненная- на многовходовых . элементах И-HE и включает возбуждающий и тормозящий вход и выход (1).

Недостатками этой модели являются невысокие функциональные возможности и низкая помехоустойчивость.

Наиболее близким к изобретению является синхронный К-S .триггер, содержащий первый элемент И-НЕ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого является выходом триггера и соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход четвертого элемента И-НЕ соединен с вторым входом тре тьего элемента И-НЕ 32).

Недостатком известного технического решения является также низкая помехоустойчивость и ограниченные функциональные возможности, Цел ь и зобрет ения - р асши рени е функциональных возможностей и повышение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в мрдель формального нейрона, содержащую первый элемент И-НЕ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого является выходом модели и соединен. с первым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход четвертого эле" мента И-HE соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, введены пятый элемент И-НЕ, четыре инвертора и интегрирующий конденсатор, возбуждающий вход модели подключен к первому входу пятого элемента И-НЕ, выход которого через первый инвер2 4

И-НЕ), Если при этом на входах 10 и

11 будет комбинация сигналов S. R=-0 (т. е. либо S=O, либо R=l ), то Г6 =1 и триггер находится в режиме хранения первоначально"записанной в него информации F> =Q=1 w Q=Î. Пусть тепер ь на некоторое время на вход 10 поступает возбуждающий импульс S-=l, а. R останется равным О. Тогда станет

Г6 =STR=O и триггер опрокинется, на его выходе появится сигнал Q=l, кото рый сохранится и после окончания дей. ствия возбуждающего импульса или llo сле появления тормозящего импульса, если .до этого первым на соответствующий вход модели нейрона поступил возбуждающий импульс. Появление вначале тормозящего, а потом возбуждающего импульса делает опрокидывание триггера невозможным, и он остается в исходном нулевом состоянии Я=O.

Рассмотрим случай достаточно длительного сохранения на входах нейрона комбинации ST=1 и R=O когда триггер находится в опрокинутом состоянии

Q=1, Пусть теперь, независимо от наличия или отсутствия возбуждающего импульса на входе 10, сигнал на входе 13 мгновенно изменяется от значе- . ния Т=l до значения Т=О..При этом ста нет F6 —- 1, что соответствует либо режиму хранения информации в триггере, либо ее перезаписи по второму входу элемента И-НЕ 9 на который поступает сигнал F< — — Т Т . Эта функция обратится в нуль лищь через время Ф, определяемое временем зарядки конденсатора 14. Это время выбирается требуемым образом, может существенно превышать время 2 и определяет время, в течение которого триггер находится в опрокинутом состоянии Q=l.

1 для суммирования возбуждающих тормозящих импульсов QHVI могут подаваться на соответствующие входы

10 и 11 через расширители (многовходовые элементы ИЛИ).

Таким образом, модель нейрона не только суммирует сигналы S u R1 1) произвольным образом расположенные во времени, но и обеспечивает их запо)знание на требуемое время, что существенно расширяет функциональные возможности. Этому способствует повышение помехоустойчивости в мо дели нейрона благодаря возможности его синхронизации, вследствие принудительного сброса модели после окончания тактового импульса и выпол35

3 96466 тор соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого через второй инвертор подключен к тормозящему входу модели, вход синхронизации которой соединен с вто- 5 рым входом пятого элемента И-НЕ, через третий инвертор - с первым входом четвертого элемента И-НЕ и с входом четвертого инвертора, выход которого соединен с вторым входом чет- 1О вертого элемента И-НЕ и с одной обкладкой интегрирующего конденсатора, другая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, На фиг. 1 представлена структур- !5 ная схема модели формального нейрона; на фиг. 2 — возможные варианты ре али з ации ло ги чески х элементов. с входными диодами Ыоттки.

Модель формальíoro нейрона содер- щ жит пятый элемент И-НЕ 1, третий инвертор 2, четвертый инвертор 3, чет" вертый элемент И-НЕ 4, второй инвертор 5, первый элемент И-НЕ 6, первый инвертор 7, второй элемент И-НЕ 8, 25 третий элемент И-НЕ 9, возбуждающий вход 10, тормозящий вход 11, выход

12, вход 13 синхронизации и интегрирующий конденсатор 14.

Кроме того, схема содержит вход- 5О ные диоды Шоттки и транзисторы.

Модель работает следующим образом.

При поступлении на вход 10 возбуждаюц)его импульса S и при поступлении на вход 13 тактового импульса Т на выходе элемента И-НЕ 1 образуется функция Г„ =ГТ, а на.выходе элемента

И-НЕ 4 образуется функция F =Т-Т

4 С

При поступлении на вход 11 тормозящего импульса R на выходе элемента

И-НЕ 6 образуется функция F =SIR

Указанные две. функции F6 и F осуще4 ствляют управление режимом работы триггера, образованного элементами И-НЕ 8 и 9 и определяют выходную функцию Ц=F =Я-STR.

Пусть в течение длительного времени сохраняется на входе 13 сигнал

T=0, Тогда F =1 не влияет на состояние элемен — à И-НЕ 8 и триггер находится в нулевом состоянии, поскольку на второй вход элемента И-НЕ 9 поступает сигнал F =О. ! фи изменении импульса Т с нулевого на единичный, т,е. при появлении импульс» T=-l, на выходе элемента

И-Нг 4 появится сигнал Г4 (через юм)1 ) .=2 ., где - - среднее время и)."р кп.-. )ен-)я: дельного элемента

96ч6

Формула изобретения нения в виде инжекторных вентилей с входными диодами Шоттки.

Модель формального нейрона, содержащая первый элемент И-НЕ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которо- 30 го является выходом модели и соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход четвертого элемента И-НЕ соеди- ts нен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в нее введены пятый элемент И-НЕ, четыре инвертора и ин- 2о тегри рующий конденсатор, возбуждающий вход модели подключен к первому входу пятого элемента И-НЕ, выход ко62 6 торого через первый инвертор соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого через второй инвертор подключен к тормозящему входу модели, вход синхронизации которой соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ, через третий инверторс первым входом четвертого элемента

И-НЕ и с входом четвертого инвертора, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ и с одной обкладкой интегрирующего конденса тора, другая обкладка которого под- ключена к шине нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Букатова И.Л., Елинсон М.И.

Шаров А.М. Электронные обучающиеся системы. M., "Знание", 1979:, с. 56.

2. Справочник по интегральным микросхемам. Под ред. Б.В.Тарабрина.

M. "Энергия", 1980; с. 618 (прототип) .

964662

«-1

Составитель А.Яицков

Редактор Н.Рогулич Техред Л. Пекарь Корректор Е. Рококо аказ 7 32/30 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений -и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,