Устройство для моделирования условнорефлекторных связей замыкательного типа Советский патент 1984 года по МПК G06G7/60 

Изобретение относится к облас и моделирования нейронных сетей и може быть использовано в кибернетике, самоорганизующихся стабильных системах управляющего воздействия, информационных системах, вычислительной тех нике и робототехнике. По основному авт.св. № 972529 из вестно устройство для моделирова.ния условнорефлекторных связей замыкательного типа. Устройство состоит из первосигнального запоминающего блока, блока внутренней памяти, второсигнального запоминающего блока, блоков умножения, сумматоров, функционального пре образователя, накопителя, инверторов дополнительного сумматора, выход кот торого является выходом устройства, выход первосигнального запоминающего блока подключен к первому и второму выходам первого блока умножения, к первому входу второго блока умножения и к первому входу третьего блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второсигнального запоминающего блока и с первым входом четвертого блока умножения, второй вход которого подключён к выходу блока внутренней памяти, к первому и второму входам пятого блока умножения и к второму входу второго блока умножения, выход первого блока ум ножения соединен с первыми входами шестого и седьмого блоков умножения, второй вход шестого блока умножения подключен к выходу блока внутренней памяти и к первому входу восьмого блока умножения, второй вход которог соединен с выходом первосигнального запоминающего блока и с первым входо девятого блока умножения, .второй вхо которого подключен.к выходу пятого блока умножения и к первому входу де сятого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второсигнального запоминающего блока, с вторым входом седьмого блока умножения с третьим входом восьмого блока умножения, выходы второго, третьего и четвертого блоков умножения подклю чены к входам первого сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с первыми входами одиннадцатого,двенадцатого и Т1)инадцатого блоков умножения, выходы которых подключены к соответствующим входам накопителя,выходы шестого и де вятого блоков умножения соединены с 48 J входами второго сумматора,первые входы третьего и четвертого сумматоров подключены к выходу восьмого блока умножения, вторые входы третьего и четвертого сумматоров соединены с выходами седьмого и десятого блоков умножения соответственно, выходы . второго, третьего и четвертого сумматоров подключены соответственно к вторым входам одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого блоков умножения, выходы которых через соответствующие инверторы подключены соответственно к первым входам пятого, шестого и седьмого сумматоров, выходы которых соединены с входами дополнительного сумматора, вторые входы пятого, шестого и седьмого сумматоров подключены к выходам второсигнального запоминающего блока, блока внутренней памяти и первосигнального запоминающего блока соответственно. Режимы работы устройства задаются отношением сигналов, поступивших на входы первосигнального (Ъ), второсигнального (°t) запоминающего блоков и блока внутренней памяти (с). : Режим репродуктивного мьшшения реализуется таким отношением входных сигналов, которое отражается в информации принятого решения положительньми знаками второсигнальной (Oj), первосигнальной (Ъ2) и внутренней (с) информационной составляющей. При этом внутренняя информационная составляющая (с) представляет оценочный критерий принятого решения.. Режим продуктивного мьпиления в ситуации самообучения отражается в информации принятого решения через отрицательньй оценочный критерий (-с), при этом (с. ), поступающий в накопитель информации долговременной памяти, больше уровня внутреннего сигнала (с), поступившего на вход блока внутренней памяти. Режим продуктивного мьшшения в ситуации обучения по первосигнальному каналу связи отражается в информации принятого решения через отрицательную первосигнальную составляющую (-К), при-этом (t), поступаюпщй в накопитель информации долговременной памяти, больше уровня сигнала (Ъ), поступившего на вход первосигнального запоминающего блока 1. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности структурировать информацию принятия решения накопителем долговременной памяти в процессе переработки. Целью изобрете)1ия является расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения процесса продуктивного и репродуктивного мьшшения. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены первый и второй коммутаторы, восьмой, девятый десятый сумматоры, четвертый и пятый инверторы знака сигнала, первый и второй компараторы и блок регистрации выход которого является дополнительным выходом устройства, выходы двенадцатого и тринадцатого блоков умножения подключены к соответствующим входам восьмого сумматора, выход которого соединен с первым входом блока регистрации и с первым входом первого компаратора, выход которого подключен к второму входу блока регистрации, третий вход которого соединен с выходом пятого сумматора и с вторым входом первого компаратора, выходы шестого и седьмого сумматоров подключены соответственно к входам первого и второго коммутаторов, первые выходы которых соединены с соответствующими входами девятого сумматора, выход которого подключен к четвертому входу блока регистрации и к первому входу второго компаратора, выход которого соединен с пятым входом блока регистрации, шестой вход которого подключе к выходу десятого сумматора и к второ му входу BTopoio компаратора, вторые ВЫХОД1.1 первого и fjToporo коммутаторо через соответственно четвертый и пятый инверторы знака сигнала соединены с первым и вторым входами десятого сумматора, третий вход которого подключен к выходу одиннадцатого блока умножения. На фиг.1 изображена схема устройства для моделирования условно-рефлекторных связей замыкательного типа на фиг.2 - функциональная схема, отр жающая физиологическую сущность устройства. Устройство состоит (фиг.1) из пер восигнального запоминающего блока 1., второсигнального запоминающего блока 2, блока 3 внутренней памяти, блоков 4 - 16 умножения, сумматоров 17 - 23 функционального преобразователя 24, . накопителя 25, инверторов 26 - 28 зн ков сигналов, дополнительного сумматора 29. Накопитель 25 состоит из первого и второго коммутаторов 3031, восьмого, девятого, десятого сумматоров 32 - 34, четвертого и пятого инверторов 35 и 36 знака сигнала, первого и второго компараторов 37 и 38 блока 39 регистрации. В накопитель 25 поступают сигналы остаточного второсигнального («j) условного (2), безусловного (с) возбуждения, блокировочного (о) условного (Ь), безусловного (с) торможения. Коммутаторы 30 и 31 выполняют соответственно оценку знака с и Ь, задержку сигнала в случае, если он отрицательный, переключение положительного сигнала на первый выход блока., переключение отрицательного сигнала на BTOpoii выход блока. Физиологическая сущность процесса коммутации информации раскрывается известными в актах продуктивного мьппления механизмами усиления и задержки сигналов,проходящих переработку. Усиление и задержка приводит к развитию информационного акта, к превращению репродуктивного мышления в продуктивное. Переключением с и Ь на первые выходы коммутаторов 30 и 31 моделируют условия включения с„ в структуру Ъ (остаточного безусловного в структуру условного возбуткдения) и тем самым усиление сигнала в акте репродуктивного м шитения. Переключением Cj на второй выход коммутатора 30, а Ъ; на первый выход коммутатора 31 моделируют задержку с, и тем самым внутренние условия причину превращения акта репродуктивного мьшшения в продуктивное, в ситуации самообучения. Переключением Ъ2 на второй выход коммутатора 31, а С2 на первьй выход коммутатора 30 моделируют задержку Ь, и тем самым внутренние условия - причину превращения акта репродуктивного мьшшения в продуктивное в ситуации обучения по первосигнальному каналу связи. Структурирование информации в акте репродуктивного мьшшения производят блоками 32-39 следующим образом: на два входа сумматора 32 поступают сигналы с и t) , на входы сумматора 33 поступают сигналы С2 и Ъ2 с первых выходов 30 и 31, а на вход сумматора 34 поступает сигнал а , на дна остальных входа сигналы не поступают. Результат из сумматора 32 передается в блок 39 и на вход компаратора 37, результат сумматора 33 передается в блок 39 и на вход компаратора 38. Сигнал Р передают на вход блока 39 и на компараторы 37, сигнал « с выхода сумматора 34 передают в блок 39 и на вход компаратора 38. Результат сравнения сигналов блоками 37 и 38 передается в блок 39. В результате структурирования информации в акте репродуктивного мьинления внутренняя организация целой информационной единицы сохраняется в блоке 39 как ) с(,Я(Ъ2+с.,), . где fi и R - отношения вида: больше меньше, равно. Физиологическая сущность процесса структурирования информации (фиг.2) раскрывается интегральным голографическим принципом работы мозга и логической функцией оперативной памяти которая призвана сохранять информационную единицу - квант, при отборе и переработке информации и в акте репродуктивного мьшшения не при водить к появлению новой информации. ,Г В этой связи-фиг.2 имитирует глубинную логику построения внутреннего образа внешнего мира устройством дл моделирования условнорефлекторных связей замыкательного типа 1,на входы которого поступает сигнал Ъ ви деоинформаиии, отражающей условия внешней среды, сигнал а - голосовой информации, содержащей второсигнальную установку, сигнал с - информация внутренней памяти. Глубинная логика построения внутреннего образа внеш него мира в данном устройстве основывается на полномспектре сигналов (а., Ь.с.,а,Ь,, Cj), которые генери a,,,c,«2,b2,C2b которые енери,руются динамической временной связью конструктивного типа, т.е. основным устройством. В результате отбора информационных признаков выделяются: группа сигналов (с(,Ь,с), передающих пассивные информационные признаки;группа сигналов (у ,,,, передающих активные информационные призн ки. В результате структурирования сиг налов достигается организация информационного спектра, как целой информационной единицы, которая в акте репродуктивного мьпиления сохраняется единством отношения сигналов (г}. где « - передает активные информационные признаки второсигнальной установки; Ъ -t-c - пассивные первосигнальные и внутренние информационные признаки; q - пассивные признаки второсигнальной установки; Ь. активные признаки первосигнальной и внутренней информации . Отношения р, R кодируют внутренние условия взаимодействия двух противоположно развивающихся тенденций возбуждения-торможения при отборе и переработке информации принятия решения. Логика развития тенденций (R,R) приводит к модификации (усилению) информативности пpизи.JKoв через суммацию (Ъ + с) и (), что свидетельствует об отсутствии признаков индифирентного раздражителя, ассоциативно не связанного с информационными признаками безусловнорефлекторного и условнорефлекторного раздражителя . (первосигнального и второсигнального). Структурирование информации в целую информационную единицу в акте продуктивного мьшшения в ситуации самообучения производят блоками 3239 следующим образом. На один из входов сумматора 33 через первьй вход коммутатора 31 передают сигнал Ъл,, на второй вход информация не поступает. На один из входов сумматора 34 передают сигнал «, на второй с инвертора 35 - сигнал c-j с инвертированным знаком, на третий вход сумматора 34 информация поступает. Результат от суммиро сумматором 34 передается в блок 39 и один из входов компаратора 38. Сигнал 2 без модификаиди сумматором 33 передается на второй вход компаратора 38 и в блок 39. Результат сравнения .уровней информативности сигналов () и Ъ компаратором 38 передается в блок 39. Обработку сигналов сумматора 32 и компаратора 37 и передачу результатов в блок 39 производят так же, как в акте репродуктивного мьшшения. Б результате структурирования информации в акте продуктивного мьшшения в ситуации самообучения в блоке 39 формируется

«2«(Ъ,,.с

K + c)

Механизм суммирования « (сигнала блокировочного торможения) при задержке с сигнала остаточного безусловного возбуждения порождает комбинированньй сигнал (сх + С-) нового качества. Структурой сигнала отражае ся механизм активации пассивных признаков второсигнальной установки сх ативными признаками внутренней информации с , чем определяется самовозрастание информации в ситуации самообучения, П1ревращающее акт репродуктивного мьшшения в продуктивное.

Структурирование информации в целую информационную единицу в акте продуктивного мьшшения в ситуации обучения по первосигнальному каналу производят блоками 32-38 следущим образом: на один из входов сумматора 33 через первый выход коммутатора 30 передают сигнал , на второй вход которого информация не поступает. На входы сумматора 34 пердают сигнал и и с инвертора 36 сигнал Ъ,, с инвертированным знаком, на третий вход сумматора 34 информация не поступает. Результат от суммирования сигнала 34 передается в блок 39 и один из входов 38. Сигнал С2 без модификации сумматором 33 передается на второй вход компаратора 38 и в бл 39. Результат сравнения уровней инфор мативности сигналов компаратором 38 передается в блок 39. Обработку сигналов с, Ъ сумматором 32 и компаратором 37 и передачу результатов в блок 39 производят так же, как в акте репродуктивного мьшшения.

В результате структурирования информации в акте продуктивного мышления в ситуации обучения по первосигнальному каналу связи в блоке 39

сформируется

ajR(b,4CJ

(« 4l02lR C2

Механизм суммирования о (сигнала блокировочного торможения) при задержке 1 (сигнала остаточного условного возб овдения) порождает комбинированньй сигнал (ci + bj) нового качества, отражая механизм активации второсигнальной установки q, активными признаками первосигнгшьной инфомации Ь, чем и определяется самовозрастание информации в ситуации , обучения по первосиг гальному каналу .связи, превращающее акт репродуктивного мьпиления в продуктивное.

Использование предлагаемого устройства по сравнению с известными обеспечивает:

расширение функциональных возможностей устройства, осуществляющее отбор и переработку информации принятия решения динамической временной связью конструктивного типа за счет структурирования всей информации, проходящей переработку накопителем памяти, обеспечивающего сохранение внутреннего образа внешнего мира как целой информационной единицы в акте репродуктивного мьшшения, продуктивного мьпиления, в ситуации самообучения, в ситуации обучения по первосигнальному каналу связи,

упрощение структуры моделируемых процессов за счет саморегулирования разрешающей возможности внутреннего динамической временной связи конструктивного типа при отборе и переработке информации принятия решений в режимах: репродуктивного мышления, продуктивного мьшшения в ситуации самообучения, обучения по первосигнальному каналу связи, по второсигнальному каналу связи.

Устройство может быть эс хЗ ектиино использовано:

в робототехнике, в синтезе структуры и архитектуры микропроцессорного комплекса управления роботами, обеспечивающего автономию, универсальность и простоту решения собственных внутренних задач робота и высвобождающего тем самым функциональные возможности робота для решения задач, определяемых пользователем системы;

в вычислительной технике, при разработке центральных процессоров, специализированных для целей отбора, переработки информации, специализированных для целей отбора, переработки информации принятия решения, а также при разработке-памяти;

в самоорганизуюш 1хся и самообучающихся системах управляющего воздействия, технических и социальных, основанных на таких формах проявления npHcyiflix им функций, которые обладают активностью, спонтанностью, продуктивностью, отбором и т.д., например, в задачах проектирования и разработки интегрирующего информл91104548 . .10

ционного центра общегосударственнойс шумами, когда при передаче информаавтоматизированной системы сбора,ции органиэа1Ц1Я внутреннего канала

обработки и передачи информации в целяхобеспечивает варьирование его проучёта,планирования и управления (ОГАС) ,пускной способности таким образом,

всистемах отбора и переработки 5что снимаются шумы и передаются

информации при решении задач борьбыполезные сигналы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ УСЛОВНОРЕФЛ1-:КТОРНЫХ СВЯЗЕЙ ЗАМЫКАТЕЛЬНОГО ТИПА, по авт.св. № 972529, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения процесса продуктивного и репродуктивного мьппления, в него введены первый и второй коммутаторы, восьмой, девятый, десятый сумматоры, четвертый и пятый инверторы знака сигнала, первый и второй компараторы и-блок регистрации, выход которого является дополнительным выходом устройства, выходы двенадцатого и тринадцатого блоков умножения подключены к соответствующим входам восьмого сумматора, выход которого соединен с первым входом блока регистрации и с первым входом первого компаратора, выход которого подключен к второму входу блока регистрации, третий вход которого соединен с выходом пятого сумматора и с вторым вьтходом первого компаратора, выходы шестого и седьмого сумматоров подключены соответственно к входам первого и второго коммутаторов, первые выходы которых соединены с соответствующими входами девятого сумматора, выход которого подключен к четвертому входу блока регистрации и к первому входу второго компара§ тора, выход которого соединен с пятым входом блока регистрации, шестой (Л вход которого подключен к выходу дес сятого сумматора и к второму входу второго компаратора, вторые выходы первого и второго коммутаторов через соответственно четвертый и пятый инверторы знака сигнала соединены с первым и вторым входами десятого сум матора, третий вход которого подклю и СП чен к выходу одиннадцатого блока умножения. 4 00