ОПТИЧЕСКИЙ Д-КОНЪЮНКТОР НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ Российский патент 2011 года по МПК G06E3/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.

Известно оптическое устройство - оптический компаратор [Пат. RU 2020501 С1, Оптический компаратор / С.В.Соколов], содержащий источник излучения, коллимирующую линзу, прямоугольную призму, два электрооптических дефлектора и оптические объединители.

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым изобретением, следующие: источник излучения, два электрооптических дефлектора, оптический объединитель.

Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств.

Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для вычитания оптических сигналов [Пат. RU 2103721 С1, 1998, Устройство для вычитания оптических сигналов / С.В.Соколов, А.А.Баранник]. Устройство для вычитания оптических сигналов содержит оптические усилители, входной оптический разветвитель, две группы оптических транспарантов, оптические разветвления, кольцевое ответвление, оптический компаратор, оптическое ответвление, пару оптически связанных волноводов и оптический бистабильный элемент.

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический транспарант, оптический разветвитель, пара оптически связанных волноводов, оптический бистабильный элемент.

Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств.

Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь, принятый за прототип [Пат. RU 2020550 С1, 1994, Оптический функциональный преобразователь / С.В. Соколов], содержащий источник когерентного излучения, дифференциатор, оптический n-выходной разветвитель, оптический транспарант, оптический n-входной объединитель, оптически связанные волноводы, оптический модулятор.

Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие: источник излучения, оптический транспарант, оптический n-выходной разветвитель, пара оптически связанных волноводов.

Недостатками вышеописанного прототипа являются высокая сложность и невозможность выполнения операции Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств.

Задачей изобретения является создание оптического устройства, позволяющего выполнять операцию Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности до 10⁵-10⁶ операций в секунду.

Технический результат выражается в расширении возможностей устройства - создание устройства, выполняющего операцию Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности устройства.

Сущность изобретения состоит в том, что в оптический Д-конъюнктор нечетких множеств, содержащий источник излучения, первый линейный оптический транспарант, первый оптический n-выходной разветвитель, пару оптически связанных волноводов, введены оптический Y-разветвитель, первая группа (n-1) пар оптических волноводов, две группы n оптических транспарантов, две группы n оптических Y-разветвителей, три группы n оптических Y-объединителей, две группы n фотоприемников, две группы n электрооптических дефлекторов, второй оптический n-выходной разветвитель, второй линейный оптический транспарант, вторая группа n пар оптических волноводов, группа n блоков нормирования интенсивности, каждый из которых содержит оптический бистабильный элемент, оптический Y-разветвитель, оптический Y-объединитель, входом блока является вход оптического бистабильного элемента, инверсный выход которого подключен к первому входу оптического Y-объединителя, а прямой выход подключен ко входу оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко второму входу оптического Y-объединителя, а второй выход является поглощающим, выход оптического Y-объединителя является выходом блока нормирования интенсивности, выход источника излучения подключен ко входу оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя, а второй выход подключен ко входу второго оптического n-выходного разветвителя, каждый выход первого оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу первого линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен ко входу первого волновода соответствующей пары оптически связанных волноводов из первой группы n пар оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из первой группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического транспаранта из первой группы n оптических транспарантов (i=1, 2, …n), выход второго оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из первой группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя из первой группы n оптических Y-разветвителей, выход i-го оптического транспаранта из первой группы n оптических транспарантов подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя из первой группы n оптических Y-объединителей, первый выход i-го оптического Y-разветвителя из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя из первой группы n оптических Y-объединителей, второй выход i-го оптического Y-разветвителя из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го фотоприемника из первой группы n фотоприемников, выход которого подключен к управляющему входу i-го электрооптического дефлектора из второй группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го оптического Y-объединителя из первой группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу 1-го электрооптического дефлектора из первой группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го электрооптического дефлектора из первой группы n электрооптических дефлекторов подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя из третьей группы n оптических Y-объединителей, каждый выход второго оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу второго линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен ко входу первого оптического волновода соответствующей пары оптически связанных волноводов из второй группы n пар оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из второй группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического транспаранта из второй группы n оптических транспарантов, выход второго оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из второй группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя из второй группы n оптических Y-разветвителей, выход i-го оптического транспаранта из второй группы n оптических транспарантов подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя из второй группы n оптических Y-объединителей, первый выход i-го оптического Y-разветвителя из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя из второй группы n оптических Y-объединителей, второй выход i-го оптического Y-разветвителя из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го фотоприемника из второй группы n фотоприемников, выход которого подключен к управляющему входу i-го электрооптического дефлектора из первой группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го оптического Y-объединителя из второй группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу i-го электрооптического дефлектора из второй группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го электрооптического дефлектора из второй группы n электрооптических дефлекторов подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя из третьей группы n оптических Y-объединителей, выход каждого оптического Y-объединителя из третьей группы n оптических Y-объединителей подключен ко входу соответствующего блока нормирования интенсивности из группы n блоков нормирования интенсивности, выходы которых являются выходами устройства.

Оптический Д-конъюнктор нечетких множеств - устройство, предназначенное для выполнения в режиме реального времени операции Д-конъюнкции (или драстического пересечения - от англ. drastic) двух нечетких множеств A и B и получения результирующего множества D, функция принадлежности которого равна:

где µ_A(x) - функция принадлежности, описывающая нечеткое множество A элементов, определенных на базовой шкале X∈x₁, x₂, …, x_n, где n - количество элементов множества A,

µ_B(x) - функция принадлежности, описывающая нечеткое множество B элементов, определенных на базовой шкале X∈x₁, x₂, …, x_n, где n - количество элементов множества B.

Функциональная схема оптического Д-конъюнктора нечетких множеств показана на фигуре 1.

Оптический Д-конъюнктор нечетких множеств содержит:

- 1 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью 4×n усл(овных) ед(иниц);

- 2 - оптический Y-разветвитель;

- 3 - первый оптический n-выходной разветвитель;

- 4 - первый линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией пропускания, пропорциональной ;

- 5₁₁, 5₁₂, 5₂₁, 5₂₂, …, 5_n1, 5_n2 - первую группу n пар оптически связанных волноводов (ОСВ) с порогом переключения оптического потока 2 усл.ед. [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А.Акаев, С.А.Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с., страница 148, рисунок 5.2];

- 6₁, 6₂, …, 6_n - первую группу n оптических транспарантов (ОТ) с функциями пропускания ;

- 7₁, 7₂, …, 7_n - первую группу n оптических Y-разветвителей;

- 8₁, 8₂, …, 8_n - первую группу n оптических Y-объединителей;

- 9₁, 9₂, …, 9_n - первую группу n фотоприемников;

- 10₁, 10₂, …, 10_n - первую группу n электрооптических дефлекторов (ЭОД);

- 11 - второй оптический n-выходной разветвитель;

- 12 - второй ЛОТ с функцией пропускания, пропорциональной ;

- 13₁₁, 13₁₂, 13₂₁, 13₂₂, …13_n1, 13_n2 - вторую группу n пар ОСВ с порогом переключения оптического потока 2 усл.ед.;

- 14₁, 14₂, …, 14_n - вторую группу n ОТ с функциями пропускания ;

- 15₁, 15₂, …, 15_n - вторую группу n оптических Y-разветвителей;

- 16₁, 16₂, …, 16_n - вторую группу n оптических Y-объединителей;

- 17₁, 17₂, …, 17_n - вторую группу n фотоприемников;

- 18₁, 18₂, …, 18_n - вторую группу n ЭОД;

- 19₁, 19₂, …, 19_n - третью группу n оптических Y-объединителей;

- 20₁, 20₂, …, 20_n - n блоков нормирования интенсивностей (БНИ).

Выход ИИ 1 подключен ко входу оптического Y-разветвителя 2. Первый выход оптического Y-разветвителя 2 подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя 3, а второй выход - ко входу второго оптического n-выходного разветвителя 11.

Каждый выход 3₁, 3₂, …, 3_n первого оптического n-выходного разветвителя 3 подключен к соответствующему входу первого ЛОТ 4, каждый выход которого подключен ко входу первого оптического волновода 5₁₁, 5₂₁, …, 5_n1 соответствующей пары ОСВ из первой группы n пар ОСВ. Выход первого оптического волновода 5_i1 i-й пары ОСВ 5_i1, 5_i2 из первой группы n пар ОСВ подключен ко входу i-го ОТ 6_i из первой группы n ОТ (i=1, 2, …n). Выход второго оптического волновода волновода 5_i2 i-й пары ОСВ 5_i1, 5_i2 из первой группы n пар ОСВ подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя 7_i из первой группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). Выход i-го ОТ 6_i из первой группы n ОТ подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя 8_i из первой группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Первый выход i-го оптического Y-разветвителя 7_i из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя 8_i из первой группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Второй выход i-го оптического Y-разветвителя 7_i из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го ФП 9_i из первой группы n ФП, выход которого подключен к управляющему входу i-го ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Выход i-го оптического Y-объединителя 8_i из первой группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу i-го ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Выход i-го ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).

Каждый выход 11₁, 11₂, …, 11_n первого оптического n-выходного разветвителя 11 подключен к соответствующему входу второго ЛОТ 12, каждый выход которого подключен ко входу первого оптического волновода 13₁₁, 13₂₁, …, 13_n1 соответствующей пары ОСВ 13₁₁, 13₁₂, 13₂₁, 13₂₂, …, 13_n1, 13_n2 из второй группы n пар ОСВ. Выход первого оптического волновода 13_i1 i-й пары ОСВ 13_i1, 13_i2 из второй группы n пар ОСВ подключен ко входу i-го ОТ 14_i из второй группы n ОТ (i=1, 2, …n). Выход второго оптического волновода 13_i2 i-й пары ОСВ 13_i1, 13_i2 из второй группы n пар ОСВ подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя 15_i из второй группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). Выход i-го ОТ 14_i из второй группы n ОТ подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя 16_i из второй группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Первый выход i-го оптического Y-разветвителя 15; из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя 16_i из второй группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Второй выход 1-го оптического Y-разветвителя 15_i из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го ФП 17_i из второй группы n ФП, выход которого подключен к управляющему входу i-го ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Выход i-го оптического Y-объединителя 16_i из второй группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу i-го ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Выход i-го ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).

Выход каждого оптического Y-объединителя 19₁, 19₂, …, 19n из третьей группы n оптических Y-объединителей подключен ко входу соответствующего БНИ 20₁, 20₂, …, 20_n из группы n БНИ, выходы которых являются выходами устройства.

Функциональная схема БНИ 20_i показана на фигуре 2.

Блок нормирования интенсивности 20_i содержит:

21 - оптический бистабильный элемент (ОБЭ) с функцией переключения 2 усл.ед., который может быть выполнен, например, в виде трансфазора или в виде оптически связанных волноводов [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А.Акаев, С.А.Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с.];

22 - оптический Y-разветвитель;

23 - оптический Y-объединитель.

Инверсный выход ОБЭ 21 подключен к первому входу оптического Y-объединителя 23, прямой выход ОБЭ 21 подключен ко входу оптического Y-разветвителя 22, первый выход которого подключен ко второму входу оптического Y-объединителя 23, а второй является поглощающим. Выход оптического Y-объединителя 23 является выходом блока нормирования интенсивности 20_i.

Работа оптического Д-конъюнктора нечетких множеств происходит следующим образом. С выхода ИИ 1 оптический поток с интенсивностью 4×n усл.ед. поступает на вход оптического Y-разветвителя 2, с первого выхода которого оптический поток с интенсивностью 2×n усл.ед. поступает на вход первого оптического n-выходного разветвителя 3. Со второго выхода оптического Y-разветвителя 2 оптический поток с интенсивностью 2×n усл.ед. поступает на вход второго оптического n-выходного разветвителя 11.

На всех выходах 3₁, 3₂, …, 3_n первого оптического n-выходного разветвителя 3 формируются оптические потоки с интенсивностью 2 усл.ед. Эти n потоков - с интенсивностью 2 усл.ед. каждый поступают на соответствующие входы ЛОТ 4, формируя на каждом его i-м выходе оптический поток с интенсивностью, пропорциональной 2×µ_A(x_i), т.е. пропорциональной значению функции принадлежности µ_A(x) при конкретном i-м значении аргумента x_i (i=1, 2, …n). Далее эти оптические потоки поступают на входы соответствующих первых оптических волноводов 5₁₁, 5₂₁, …, 5_n1 пар ОСВ из первой группы n пар ОСВ.

Одновременно на всех выходах 11₁, 11₂, …, 11_n второго оптического n-выходного разветвителя 11 также формируются оптические потоки с интенсивностью 2 усл.ед. Эти n потоков - с интенсивностью 2 усл.ед. каждый поступают на соответствующие входы ЛОТ 12, формируя на каждом его i-м выходе оптический поток с интенсивностью, пропорциональной 2×µ_B(x_i), т.е. пропорциональной значению функции принадлежности µ_B(x_i) при конкретном i-м значении аргумента x_i (i=1, 2, …n). Далее эти оптические потоки поступают на входы соответствующих первых оптических волноводов 13₁₁, 13₂₁, …, 13_n1 пар ОСВ из второй группы n пар ОСВ.

Пусть µ_A(x_i)=1, а 0<µ_B(x_i)<1. Тогда на i-м выходе ЛОТ 4 формируется оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед. Этот оптический поток, поступая на вход первого оптического волновода 5_i1 i-й пары ОСВ 5_i1, 5_i2 из первой группы n пар ОСВ, переключается во второй оптический волновод 5_i2 i-й пары ОСВ 5_i1, 5_i2 из первой группы n пар ОСВ и поступает далее на вход i-го оптического Y-разветвителя 7_i из первой группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). С первого выхода i-го оптического Y-разветвителя 7_i из первой группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 8_i из первой группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Со второго выхода i-го оптического Y-разветвителя 7_i из первой группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход i-го ФП 9_i из первой группы ФП, на выходе которого формируется электрический сигнал, управляющий i-м ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n).

Одновременно с i-го выхода ЛОТ 12 снимается оптический поток с интенсивностью менее 2 усл.ед., так как 0<µ_B(x_i)<1 (i=1, 2, …n). Этот оптический поток, поступая на вход первого оптического волновода 13_i1 i-й пары ОСВ 13_i1, 13_i2 из второй группы n пар ОСВ, не переключается во второй оптический волновод 13_i2 i-й пары ОСВ 13_i1, 13_i2 (i=1, 2, …n). С выхода первого оптического волновода 13_i1 i-й пары ОСВ 13_i1, 13_i2 из второй группы n пар ОСВ оптический поток с интенсивностью 2×µ_B(x_i)<2 усл.ед. поступает на вход i-го ОТ 14_i из второй группы ОТ, с выхода которого оптический поток с интенсивностью µ_B(x_i) усл.ед. поступает на первый вход i-го оптического Y-объединителя 16_i из второй группы n оптических Y-объединителей и далее - на информационный вход i-го ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Так как на i-й ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД подан заданный управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью µ_B(x_i) усл.ед. с выхода ЭОД 18_i направляется на второй вход i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).

Также с выхода i-го оптического Y-объединителя 8_i из первой группы n оптических Y-объединителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на информационный вход i-го ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Этот оптический поток не отклоняется на заданный угол и не попадает на первый вход i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей и поглощается, так как на 1-м ЭОД 10_i (i=1, 2, …n) из первой группы n ЭОД отсутствует заданный управляющий сигнал (из-за того, что на входе i-го ФП 17_i из второй группы ФП отсутствует оптический сигнал). Соответственно, на выходе i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей будет сформирован оптический поток с интенсивностью µ_B(x_i) усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток поступает на вход i-го БНИ 20_i (i=1, 2, …n).

Работа блока нормирования интенсивности (БНИ) 20_i происходит следующим образом (фигура 2). При поступлении на вход БНИ 20_i оптического потока с интенсивностью менее 2 усл.ед. поток проходит со входа 20_i на его выход, не изменяя своей величины, - через инверсный выход ОБЭ 21 и первый вход оптического Y-объединителя 23. Если поступает оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед., то ОБЭ 21 пропускает его на вход оптического Y-разветвителя 22, который уменьшает интенсивность потока в 2 раза. С первого выхода оптического Y-разветвителя 22 оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход оптического Y-объединителя 23 и на выходе БНИ 20_i формируется оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед.

Следовательно, на выходе БНИ 20_i при µ_A(x_i)=1, 0<µ_B(x_i)<1 будет сформирован оптический поток с интенсивностью µ_B(x_i) усл.ед. (i=1, 2, …n).

Пусть µ_B(x_i)=1, а 0<µ_A(x_i)<1. Тогда с i-го выхода ЛОТ 12 снимается оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед., который, поступая на вход первого оптического волновода 13_i1 i-й пары ОСВ 13_i1, 13_i2 из второй группы n пар ОСВ, переключается во второй оптический волновод 13_i2 i-й пары ОСВ 13_i1, 13_i2 из второй группы n пар ОСВ и далее поступает на вход i-го оптического Y-разветвителя 15_i из второй группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). С первого выхода i-го оптического Y-разветвителя 15_i из второй группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 16_i из второй группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Со второго выхода i-го оптического Y-разветвителя 15_i из второй группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход 1-го ФП 17_i из второй группы ФП, с выхода которого снимается электрический сигнал, который управляет i-м ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n).

Одновременно с i-го выхода ЛОТ 4 снимается оптический поток с интенсивностью менее 2 усл.ед., так как 0<µ_A(x_i)<1. Этот оптический поток, попадая на вход первого оптического волновода 5_i1 i-й пары ОСВ 5_i1, 5_i2 из первой группы n пар ОСВ, не переключается во второй оптический волновод 5_i2 i-й пары ОСВ 5_i1, 5_i2(i=1, 2, …n). С выхода первого оптического волновода 5_i1 i-й пары ОСВ 5_i1, 5_i2 из первой группы n пар ОСВ оптический поток с интенсивностью 2×µ_A(x_i)<2 усл.ед. поступает на вход i-го ОТ 6_i из первой группы ОТ, с выхода которого оптический поток с интенсивностью µ_A(x_i) усл.ед. поступает на первый вход i-го оптического Y-объединителя 8_i из первой группы n оптических Y-объединителей и далее - на информационный вход i-го ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Так как на 1-й ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД подан управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью µ_A(x_i) с выхода ЭОД 10_i направляется на первый вход i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).

Также с выхода i-го оптического Y-объединителя 16_i из второй группы n оптических Y-объединителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на информационный вход i-го ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Этот оптический поток не попадает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей и поглощается, так как на i-м ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД отсутствует управляющий сигнал (i=1, 2, …n). Соответственно, на выходе i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей будет сформирован оптический поток с интенсивностью µ_A(x_i) усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток поступает на вход i-го БНИ 20_i (i=1, 2, …n), на выходе которого при µ_B(x_i)=1, а 0<µ_A(x_i)<1 будет сформирован оптический поток с интенсивностью µ_A(x_i) усл.ед.

Пусть µ_A(x_i)=1 и µ_B(x_i)=1. Тогда с i-го выхода ЛОТ 4 снимается оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток, поступая на вход первого оптического волновода 5_i1 i-й пары ОСВ 5_i1, 5_i2 из первой группы n пар ОСВ, переключается во второй оптический волновод 5_i2 i-й пары ОСВ 5_i1, 5_i2 первой группы n пар ОСВ и далее поступает на вход i-го оптического Y-разветвителя 7_i из первой группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). С первого выхода i-го оптического Y-разветвителя 7_i из первой группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 8_i из первой группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Со второго выхода i-го оптического Y-разветвителя 7_i из первой группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход i-го ФП 9_i из первой группы ФП, с выхода которого снимается электрический сигнал, управляющий 1-м ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД (1=1, 2, …n).

Одновременно с i-го выхода ЛОТ 12 снимается оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток, поступая на вход первого оптического волновода 13_i1 i-й пары ОСВ 13_i1, 13_i2 из второй группы n пар ОСВ, переключается во второй оптический волновод 13_i2 i-й пары ОСВ 13_i1, 13_i2 из первой группы n пар ОСВ и далее поступает на вход i-го оптического Y-разветвителя 15_i из второй группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). С первого выхода i-го оптического Y-разветвителя 15_i из второй группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 16_i из второй группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Со второго выхода i-го оптического Y-разветвителя 15_i из второй группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход i-го ФП 17_i из второй группы ФП, на выходе которого формируется электрический сигнал, который управляет i-м ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n).

Также с выхода i-го оптического Y-объединителя 8_i из первой группы n оптических Y-объединителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на информационный вход i-го ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Так как на i-й ЭОД 10_i из первой группы n ЭОД подан управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. направляется на первый вход i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).

Одновременно с выхода i-го оптического Y-объединителя 17_i из второй группы n оптических Y-объединителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на информационный вход i-го ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Так как на i-й ЭОД 18_i из второй группы n ЭОД подан управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. направляется на второй вход i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).

Таким образом, на выходе i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей будет сформирован оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток поступает на вход i-го БНИ 20_i, с выхода которого снимается оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. (i=1, 2, …n).

Следовательно, на выходе БНИ 20_i при µ_B(x_i)=1 и µ_A(x_i)=1 формируется оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. (i=1, 2, …n).

При µ_B(x_i)=0 и µ_A(x_i)=0, а также когда 0<µ_B(x_i)<1 и 0<µ_A(x_i)<1 (оптические сигналы не проходят с выходов ЭОД 10_i, 18_i на соответствующие входы оптического Y-объединителя 19_i), на выходе i-го оптического Y-объединителя 19_i из третьей группы n оптических Y-объединителей, а следовательно, и на выходе БНИ 20_i (i=1, 2, …n) оптический сигнал будет отсутствовать.

Из вышеизложенного следует, что на выходе i-го БНИ 20_i формируются следующие оптические потоки (i=1, 2, …n):

- поток интенсивности µ_A(x_i) усл.ед. при µ_B(x_i)=1;

- поток интенсивности µ_B(x_i) усл.ед. при µ_A(x_i)=1;

- поток интенсивности 1 усл.ед. при µ_A(x_i)=1 и µ_B(x_i)=1;

- 0 усл.ед. во всех остальных случаях.

Таким образом, на выходе каждого i-го БНИ 20_i формируется оптический поток, интенсивность которого пропорциональна значению функции принадлежности µ_D(x_i) для конкретного значения x_i.

Следовательно, на выходах всех БНИ 20₁, 20₂, …20_n - на выходе устройства формируется плоский оптический поток с интенсивностью по оси Ох, пропорциональной функции принадлежности µ_D(x), соответствующей результату операции Д-конъюнкции двух нечетких множеств, определяемой равенством (1).

Быстродействие оптического Д-конъюнктора нечетких множеств определяется динамическими характеристиками оптического бистабильного элемента, входящего в состав блока нормирования интенсивности, фотоприемников и электрооптических дефлекторов. Время задержки бистабильного элемента, входящего в состав блока нормирования интенсивности, составляет 10^-12 с. Фотоприемники, выполняемые в традиционном варианте на основе фотодиодов, имеют частоту среза 10⁹ Гц, а быстродействие электрооптических дефлекторов составляет 10¹⁰ Гц. Для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе нечеткой логики. Устройство содержит источник излучения, два линейных оптических транспаранта, первый и второй оптический n-выходной разветвитель, пару оптически связанных волноводов, оптический Y-разветвитель, первую группу (n-1) пар оптических волноводов, две группы n оптических транспарантов, две группы n оптических Y-разветвителей, три группы n оптических Y-объединителей, две группы n фотоприемников, две группы n электрооптических дефлекторов, вторую группу n пар оптических волноводов, группу n блоков нормирования интенсивности, каждый из которых содержит оптический бистабильный элемент, оптический Y-разветвитель, оптический Y-объединитель. Технический результат - упрощение конструкции и увеличение вычислительной производительности устройства. 2 ил.

Оптический Д-конъюнктор нечетких множеств, содержащий источник излучения, первый линейный оптический транспарант, первый оптический n-выходной разветвитель, пару оптически связанных волноводов, отличающийся тем, что в него введены оптический Y-разветвитель, первая группа (n-1) пар оптических волноводов, две группы n оптических транспарантов, две группы n оптических Y-разветвителей, три группы n оптических Y-объединителей, две группы n фотоприемников, две группы n электрооптических дефлекторов, второй оптический n-выходной разветвитель, второй линейный оптический транспарант, вторая группа n пар оптических волноводов, группа n блоков нормирования интенсивности, каждый из которых содержит оптический бистабильный элемент, оптический Y-разветвитель, оптический Y-объединитель, входом блока является вход оптического бистабильного элемента, инверсный выход которого подключен к первому входу оптического Y-объединителя, а прямой выход подключен ко входу оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко второму входу оптического Y-объединителя, а второй выход является поглощающим, выход оптического Y-объединителя является выходом блока нормирования интенсивности, выход источника излучения подключен ко входу оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя, а второй выход подключен ко входу второго оптического n-выходного разветвителя, каждый выход первого оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу первого линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен ко входу первого волновода соответствующей пары оптически связанных волноводов из первой группы n пар оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из первой группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического транспаранта из первой группы n оптических транспарантов (i=1, 2, …n), выход второго оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из первой группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя из первой группы n оптических Y-разветвителей, выход i-го оптического транспаранта из первой группы n оптических транспарантов подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя из первой группы n оптических Y-объединителей, первый выход i-го оптического Y-разветвителя из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя из первой группы n оптических Y-объединителей, второй выход i-го оптического Y-разветвителя из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го фотоприемника из первой группы n фотоприемников, выход которого подключен к управляющему входу i-го электрооптического дефлектора из второй группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го оптического Y-объединителя из первой группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу i-го электрооптического дефлектора из первой группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го электрооптического дефлектора из первой группы n электрооптических дефлекторов подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя из третьей группы n оптических Y-объединителей, каждый выход второго оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу второго линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен ко входу первого оптического волновода соответствующей пары оптически связанных волноводов из второй группы n пар оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из второй группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического транспаранта из второй группы n оптических транспарантов, выход второго оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из второй группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя из второй группы n оптических Y-разветвителей, выход i-го оптического транспаранта из второй группы n оптических транспарантов подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя из второй группы n оптических Y-объединителей, первый выход i-го оптического Y-разветвителя из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя из второй группы n оптических Y-объединителей, второй выход i-го оптического Y-разветвителя из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го фотоприемника из второй группы n фотоприемников, выход которого подключен к управляющему входу i-го электрооптического дефлектора из первой группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го оптического Y-объединителя из второй группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу i-го электрооптического дефлектора из второй группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го электрооптического дефлектора из второй группы n электрооптических дефлекторов подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя из третьей группы n оптических Y-объединителей, выход каждого оптического Y-объединителя из третьей группы n оптических Y-объединителей подключен ко входу соответствующего блока нормирования интенсивности из группы n блоков нормирования интенсивности, выходы которых являются выходами устройства.