Устройство для моделирования нейрона

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Советских

Соцнаанстнческнх

Ресиублнк

<п997052 (63)Дополнительное к авт. свид-ву-- ° (22) Заявлен4 07, 12.79 (2>)2848807/18-24

РЦМ.Кл.

G 06 G 7/60 с присоединением заявки М—

Государственный коинтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 1502ВЗ. Бюллетень М 6 (33}УДК 681.333 (088. 8) Дата опубликования описания 150283 (72) Автор изобретения

В.Л.Кузьменко

Львовский государственный медицинский ин (71 ) Заявитель

; (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА

Изобретение относится к электрическому моделированию нервной системы и может быть использовано при моделировании нейронов, задающих ритм работы нейронных сетей.

Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее источники входных импульсов, сумматор, схему сравнения., преобразователь напряжения в частоту, формирователь выходных импульсов(1).

Недостатком этого устройства является его сравнительно низкая точность.

Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования нейрона, содержащее преобразователи. частоты в напряжение, источник входных импульсов, сумматор, преобразова" ель напряжения в частоту и формирова-: тель выходных импульсов $23

Недостатком данного устройства является невозможность получения при работе на нем дискретно меняющихся ритмов выходных последовательностей, например ритмов дыхательных нейронов, ритмов нейронов ретикулярной формации, которые могли бы быть использованы для управления работой нейронных сетей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет,учета дискретности меняющихся ритмов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник входных импульсов, группу преобразователей частоты в напряжение, при чем выход i-го преобразователя частоты в напряжение группы (где. 5.=1, ...,и) соединен с i-м входом суммато-. ра, выход которого через пороговый элемент и преобразователь напряжения в частоту подключен к входу формирователя выходных импульсов, дополни тельно введены группа пороговых элементов, группа элементов задержки, полосовой фильтр, коммутатор и ключ, причем выход источника входных импульсов соединен с информационным

2О входом ключа, выход которого подключен к входу первого преобразователя частоты в напряжение группы и к входу. первого элемента задержки группы, выход i-ro элемента задержки

25 группы соединен с входом (i+1)-го элемента задержки группы и входом (i+1) ãî преобразователя частсты в напряжение группы, выход i-го пре-образователя частоты в напряжение

30 группы. подключен к i-му входу ком997052 мутатора, выход кбторого соединен с управляющим входом ключа, входы всех пороговых элементов группы объединены и подключены к выходу сумматора, выход формирователя выходных импульсов соединен с входом полосового фильтра °

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — выходная характеристика сумматора.

Устройство содержит преобраэова- 1О тели 1 частоты в напряжение, сумматор 2, пороговый элемент 3, преобра- зователь 4 напряжения в частоту, формирователь 5 выходных импульсов,ис точник б входных импульсов, ключ 7, элементы 8 задержки, коммутатор 9,,полосовой фильтр 10, пороговые элементы 11.

Устройство работает следующим образом. 20

Рассмотрим случай, когда к управляющему входу ключа подключен выход последнего преобразователя частоты в напряжение.

Импульсы с частотой следования f

25 с выхода источника б входных импульсов через ключ 7, нормальное положение которого открытое, поступают на вход первого преобразователя 1 частоты в напряжение, затем через время.Л, характеризукщее блок 8 задержки, поступают на вход второго преобразователя 1 частоты в напряжение и затем через второй блок задержки на вход третьего преобразователя частоты в напряжение и т.д. до последнего преобразователя частотй в напряжение.

В такой же последовательности на .выходах преобразователей частоты в напряжение появляется напряжение и, 40 которое имеет место на. выходе преобразователя все время, пока на его вхоц поступают импульсы с частотой следования. Напряжение на выходе сумматора 2 меняется в каждом,интервале времени, зависящего от характеристики блока задержки.

В случае, если все характеристики блоков задержки одинаковы и соответствующие веса входов устройства равнЫ между собой, то за время Т, равное сумме Г, цепи элементов задержки напряжение на выходе сумматора.меняется в.простой закономерности:и

2u,3u,4и,5и,би ...((фиг. 2), При появлении напряжения на выходе последнего преобразователя частоты в напряжение (n ) напряжение с его выхода .поступит на управляющий вход ключа 7 и закроет доступ импульсов с выхода источника импульсов на 60

Входы преобразователей 1. После этого напряжение на сумматоре начинает меняться в обратном порядке гпту, (n-1/u, (n-2) u,..., 2u u, 0 (фиг. 2).

Соответствующие напряжения с выхода 65 сумматора 2 проходят на пороговый элемент, задающий нижний порог возбудимости.

Величина опорногсь. напряжения порогового элемента гарантирует устройство от возбуждения при подаче на его вход подпороговых сигналов. Напряжение преобразуется в частоту в преобразователе 4 напряжения в частоту и. в блоке 5 происходит формирование выходных импульсов.На выходе устройства появляется последовательность, пропорциональная напряжению на выходе сумматора 2.

Таким образом, частота следования импульса на выходе формирователя 5 выходных импульсоВ дискретно меняется в соответствии с изменениями напряжения на выходе сумматора 2.

В более общем случае при постоянной входной частоте импульсов и равными величинами задержки выходная частота следования импульсов определяется как произведение входной частоты f на сумму весов входов, на которых в данный момент времени поступает частота и

F=f XOЗадание разных весов возбуждающих и тормозящих входов позволяет получить на выходе последовательности с самыми различными типами дискретных распределений

С помощью коммутатора 9 к управля ющему входу ключа могут быть подключены выходы одного или больше преобразователей частоты в напряжение. В этом случае ключ 7 находится в закрытом состоянии все то время, когда на выходах соответствующих преобразователей частоты в напряжение 1 будет напряжение.

При подключении к выходу устройства полосового фильтра дискретность распределения выходной последовательности повышает точность управления нейронными сетями при применении данного типа нейронного элемента в этих целях.

При подключении к выходу сумматора

2 группы пороговых элементов предоставляется возможность осуществлять управление нейронными сетями по напряжению.

Предлагаемое устройство может быть применено для управления работой нейронных сетей, при задании ритма их работы, управления образованием структуры нейронной сети.

Формула изобретения

Устройство для моделирования нейрона,. содержащее источник входных импульсов, группу преобразователей

-- 997052

Pug.f

ВНИИПИ Заказ 978/68 Тираж 704 Подписное е

Филиал ППП "Патент"; г.ужгород,ул.Проектная,4 частоты в напряжение, причем выход

i-го; преобразователя частоты в напряжение группы (где i--1,...n) сое--. динен с Х-м входом сумматора, выход которого через пороговый элемент и. преобразователь напряжения в частоту 5 пбдключен к входу формирователя выходных импульсов, о т л и ч а юц е е с я тем,что,с целью расширения функциональных возможностей за счет— учета дискретности менякщихся ритмов )0 в него дополнительно введены группа пороговых элементов.,группа элементов задержки, полосовой фильтр, коммутатор и ключ, причем выход источника

-входных импульсов соединен с информационным входом ключа, выход которого подключен к входу первого преобразователя частоты в напряжение группы и к входу первого элемента задержки группы, выход 1-го элемента задержки группы соединен с входом (i.:+1) го элемента задержки группы и входом (1+1)»го . преобразователя частоты в напряжение группы, выход i-го преобразователя частоты в напряжение группы подключен к i-му входу коммутатора, выход которого соединен с управ» лякицим входом ключа, входы всех пороговых элементов группы объединены и подключены к выходу сумматора, выход формирователя выходных импульсов соединен с входом полосового фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР р 452016 кл. G 06 G 7/60, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 647698, кл. G 06. G 7/60, 1979 (прототип).