Формальный нейрон Советский патент 1983 года по МПК G06G7/60 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах рас познавания образов, а также при моделировании нейронов и нейронных сетей. Известен формальный нейрон, содержащий блок весовых коэффициентов, сумматор и пороговый элемент Д Блок весовых коэффициентов содержит источник плоскополяризованного света, непрозрачную с отверстиями, магнитную пленку-носитель цилиндрических магнитных доменов с расположенными на ней идентичными входными каналами и анализатор плоскости-поляризации света, причем магнитная пленка и маска расположены между источником света и анализатором, а каждый из упомянутых входных каналов содержит сдвиговый регистр с подключенным к нему генератором ци линдрических магнитных доменов (ЦМД) расположенную параллельно сдвиговому регистру линейку ячеек считывания, представляющих собой области с повышенной коэрцитивностью, и две токовые шины управления, расположенные симметрично с разных сторон сдвигово го регистра, а каждая ячейка расположена рядом с соответствующим этой ячейке разрядом сдвигового регистра и на одной оптической оси с соответствующим ей отверстием. Недостатками известного решения являются малое число входов и трудность перестройки весовых коэффициентов. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройство для моделирования нейрона, соде жащее блок задания весовых коэффициентов, два сумматора и пороговый элемент, выход которого является выходом устройства С 2 3. Недостатком устройства является низкая точность из-за ограниченного числа видов. Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса перестрой ки весовых коэффициентов. Поставленная цель достигается тем что в формальном нейроне, содержащем блок задания весовых коэффициентов, два сумматора и пороговый«элемент, выход которого является выходом формального нейрона, блок задания ввсоаых коэффициентов состоит из источника плоскополяризованного света. непрозрачной маски с отверстиями, оптического фильтра плоскости поляризации света и магнитной пленки-ног сителя цилиндрических магнитных домеИов с расположенными на ней идентичными участками, каждый из которых состоит из генератора цилиндрических магнитных доменов, магнитно связанного со сдвиговым регистром весовых коэффициентов, выполненного в виде цепочки примыкающих друг к другу неимплантированных дисков, двух токовых шин управления, расположенных симметрично с разных сторон сдвигового регистра, и линейки ячеек считывания , выполненной в виде изолированных неимплантированных дисков, расположенных симметрично неимплантированным дискам сдвигового регистра весовых коэффициентов относительно из токовой шины управления и магнитно связанных с ними, источник плоскополяризованного света оптически связан через непрозрачную маску с отверстиями с одной поверхностью изолированных неимплантированных дисков всех ячеек считывания, другая поверхность которых через оптический фильтр плоскости поляризации света оптически соединена с сумматорами, выполненными в виде пленочных фотоприемников и расположенных под соответствующими участками магнитной пленки-носителя, подключенных к соответствующим входам порогового элемента. Диаметр изолированных неимплантированных дисков ячеек считывания равен диаметру ЦМП, а ячей.ки считывания расположены в области с повышен ной коэфцитивностью. На чертеже показана конструкция устройства. Формальный нейрон (ФН) состоит из магнитной пленки-носителя 1 с формированными на ней параллельными друг другу идентичными каналами (участками) 2, Каждый канал 2, соответствую ющий одному входу ФН, содержит сдвиговый регистр 3 весовых коэффициентов, подключенный к своему генератору ЦНД , линейку 5 ячеек считыва-; ния и две токовые шины 6 и 7 управления. Каждый элемент 8 регистра 3 расположен рядом с одной ячейкой 9 линейки 5 ячеек считывания. Токовая шина 6 расположена между регистром 3 и линейкой 5, причем токовые шины 6 и 7 расположены симметрично с разных сторон относительно регистра 3. ЧисЛО элементов 8 в регистре 3 и число ячеек 9 в линейке 5 равно положитель ному-целому числу т. Над пленкой 1 расположен источник 10 плоскополяризованного света, создающий равномерный световой поток. Вся поверхность пленки 1, за исключением ячеек 9 все входных каналов, закрыта непрозрачной маской 11 с отверстиями 12. Под пленкой 1 расположен пленочный оптический фильтр 13 плоскости поляризации проходящего света под которым расположены пленочные фотоприемники 1 сумматора, если участок 2 относит ся к первой группе, . работает с положительными весовыми коэффициентами, и пленочный фотоприемнйк „ сумматора, если участок 2 относится к второй группе входных каналов. Выход фотоприемника Ц подсоединен к первому входу, а фотоприемника 2 к второму входу порогового элемента 15. Выход 16 порогового элемента 15 является общим выходом ФН, а элементы 10, 11, 1 и 13 составляют блок 17 задания весовых коэффициентов. Устройство работает следующим образом. Имеется подготовительный этап, во время которого осуществляется заполнение регистра 3. Для заполнения регистра 3 весовых коэффициентов данного канала на вход генератора ЦМ А, управляющего процессом заполнения регистра 3 весовых коэффициентов, подается т-разрядная бинарная последовательность, суммарное число единиц которой равно модулю весового коэффициента ( uj |, где I - ИЬмер данного канала. После заполнения регистра 3 весовых коэффициентов число в нем равно числу единиц бинарной последовательности, поданной на генератор ЦИД k. На этом подготовительный этап заканчивается. Затем следует этап логической обработки совокупности п бинарных входных сигналов Х, , п и п - число каналов пер вой и второй соответственно. Если входной сигнал данного канала равен нулю, токовая шина 6 не возбуждается и, следовательно, исходное состояние линейки 5 ячеек считы вания, при к отором ЦМД в ней отсутствуют, не изменяется. Если же вход ной сигнал равен единице, то на пер вой фазе логической обработки на то ковую шину 6-подается импульс тока положительной полярности, 8 резуль- тате чего все ЦМД из регистра 3 весовых коэффициентов переводятся в линейку 5. На второй фазе этапа логическс обработки включается источник 10 плоскополяоизованного света и формируется сигнал на фотоприемниках 1 и Ц2 причем в силу того, что логическая обработка входных сигнапов всеми каналами осуществляется паЪаллельно, то на выходе фотоприемника формируется сигнал, пропорций-, нальный суммарном световому потоку от всех каналов первой группы, а на выходе фотоприемника It формируется сигнал, пропорциональный суммарному световому потоку от всех каналов второй группы, причем коэффициент пропорциональности для обоих фотоприемников одинаковый. Плоскость пропус кания фильтра 13 ориентирована так, что свет не проходит, если на его пути в линейке 5 ЦМД отсутствуют. Таким образом, сигнал на выходе порогового элемента определяется формулой. s«tn(::x.|u),.i-i::xj|iAijj). На третьей фазе этапа логической обработки подается импульс ТОка от-рицательной полярности на все токовые шины 6, в результате чего все ЦМД из линеек 5 ячеек считывания возвращаются на свои прежние места в регистрах 3 весовых коэффициентов. После этого устройство готово к обработке нового набора входных сигналов. При необходимости изменения весовых коэффициентов подается стирающий импульс тока на токовые шины 6 и 7 одновременно, что приводит к уничтожению ЦМД в регистре 3 весовых коэффициентов. После этого осуществляется заполнение регистра 3 весовых коэффициентов новым значением весового коэффициента описанным способом. Положительный эффект устройства заключается в том, что за счёт использования в устройстве магнитно-оптической развяаки входных цепей можно создавать ФН, имеющие до 1000 входов. Применение многовходовых нейроподобных элементов позволяет значительно расширить функциональные возможности

ФОРМАЛЬНЫЙ НЕЙРОН, содержащий блок задания весовых коэффициентов, два сумматора и пороговый элемент, выход которого является выходом формального нейрона, отличающий Си тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса перестройки весовыхкоэффициентов, блок задания весовых коэффициентов состоит из источника плоскополяризованного света, непрозрачной маски с отверстиями, оптического фильтра плоскости поляризации света и магнитной пленки-носителя цилиндрических магнитных доменов с расположенными на ней идентичными участками, каждый из которых состоит из генератора цилиндрических магнитных доменов, магнитно связанного со сдвиговым регистром весовых коэффициентов, выполненного в виде цепочки примыкающих друг.к другу неимплантированных дисков, двух токовых шин управления, расположенных симметрично с разных сторон сдвигового регистрами линейки ячеек считывания , выполненной в виде изолированных неимплантированных дисков, расположенных симметрично неимплантированным дискам сдвигового регистра весовых коэффициентов относительно одной из токовой шины управления и магнитно связанных с ними, источник плоскополяризованного света .оптичес§ ки связан через непрозрачную маску с отверстиями с одной поверхностью изолированных неимплантированных дисков всех ячеек считывания, другая поверхность которых через оптический фильтр плоскости поляризации света оптически соединена с сумматорами, выполненными в виде пленочных фотоприемников и расположенных под соотСО со ветствующими участками магнитной пленки- носителе, подключенных к соответ00 ствующим входам порогового элеNU мента.