Логический нейроподобный элемент Советский патент 1991 года по МПК G06G7/60 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и нейробионике и может быть использовано для исследования функционирования нейронов спинальных ганглиев, также как функциональный элемент в системах искусственного интеллекта

Цель изобретения - повышение достоверности моделирования путем воспроизведения логических свойств нейронов спинальных ганглиев.

Устройство работает следующим образом,,

На входы, связанные с блоками 1 и 2 моделирования низкопороговых и высокопороговых рецепторов, которые (как те, так и другие) могут быть как возбуждающими, так и тормозящими, поступают входные импульсные последовательности в зависимости от порядка активации соответствующих рецепторов. Последовательности входных импульсов проходят через Формирователи 3, в которых формируется стандартная форма импульсов, и поступают на преобразователи 4 частоты в напряжение, из которых, преобразовавшись в напряжение, поступают на блоки 5 задания весовых коэффициентов, осуществляющие масштабирование по амплитуде в соответствии с весом каждого синап- тического контакта и по знаку в соответствии с типом синапса (возбуждающий или тормозящий)„ С выходов блоков 5 сигналы поступают на входы первого сумматора 6, осуществляющего алгебраическое суммирование сигналов по всем синапсам аналогично известным устройствам, а на входы второго сумматора 7 только те сигналы, которые соответствуют сигналам низкопороговых рецепторов, и на входы сумматора 8 те сигналы, с выходов блолам высокопороговых рецепторов. Сумматоры 7 и 8 осуществляют алгебраическое суммирование поступающих на них сигналов в соответствии с их знаками. Суммарный сигнал от всех синап- тических входов и с выхода сумматора 6 поступает на вход Функционального преобразователя 9 с трапецеидальной амплитудой характеристикой вход- выход. В случае превышения его порога на выходе последнего появляется напряжение в соответствии с характеристикой преобразователя 9, что приводит к генерации импульсной после15

20

16459754

довательности преобразователем 10 напряжения в частоту. Одновременно с этим на первый и второй входы ком- , паратора 11 поступают сигналы с выходов сумматоров 7 и 8„ Если сигнал с выхода сумматора 7 ниэкопорого- вых рецепторов больше сигнала с выхода сумматора 8 высокопороговых рецепJQ торов, что соответствует либо большему числу активированных блоков 1, чем блоков 2, либо большой интенсивности входных сигналов, поступающих с низкопороговых рецепторов, то на выходе компаратора 11 присутствует сигнал О, в результате чего ключ 12 разомкнут и преобразователь 10 напряжения в частоту, если суммарное напряжение с выхода сумматора 6 выше поро гового, генерирует импульсы обычной длительности аналогично устройству-прототипу „

Если суммарный сигнал с выхода сумматора 8 низкопороговых рецепторов

25 превышает величину сигнала с выхода сумматора 7 высокопороговых рецепторов, что соответствует либо большему числу активированных рецепторов, поскольку имеется либо больше активированных возбуждающих блоков 2, чем возбуждающих блоков 1, либо больше интенсивность выходных сигналов, поступающих с высокопорогоных рецепторов, то на выходе компаратора 11 появляется сигнал 1, переклю- чающий ключ 12 в замкнутое состояние, в результате чего к второму входу преобразователя 10 напряжения в частоту подключается времязадающая цепь 13, включаемая параллельно с имеющейся внутренней времязадающей цепью преобразователя 10, определяющей длительность генерируемого импульса„ В связи с этим длительность генерируемого преобразователя 10 импульса изменяется, т„е„ увеличивается и если напряжение с выхода сумматора 6 по- прежнему превышает порог преобразователя 10 напряжения в частоту, то на выходе 14 устройства наблюдается последовательность импульсов частотой по-прежнему пропорциональной напряжению с выхода сумматора 6, но длительностью каждого импульса больше длительности при преобладающей акти55 ьации блоков 1, связанных с ниэкопо- роговыми рецепторами.

30

40

45

50

Таким образом, предложенный логический нейроподобиый -элемент избиТаким образом, предложенный логический нейроподобиый -элемент избирательно реагирует на соотношение степени активации синапсов, связанных с низкопороговыми и высокопороговыми рецепторами, что характерно, в частности, для конвергентных нейронов спинальных ганглиев, отвечая при этом спайками обычной и увеличенной длительности. При этом осуществляется кодирование рисунка возбужденных синапсов

Предложенное устройство реализует нетривиальную логику переключения длительности спайка, так как порогом переключения компаратора 11 для сигнала с выхода сумматора 7 является выходной сигнал с выхода сумматора 8 и обратно, порог переключения динамически изменяется во времени, как и входной сигнал.

Формула изобретения Логический нейроподобный элемент, содержащий блоки моделирования высокопороговых и низкопороговых рецепторов, состоящих из формирователей входных сигналов, входы которых являются входами устройства, последовательно соединенных с формирователями преобразователя частоты в напряжение, и блоков задания весовых коэФ- фициентов, выходы которых являются выходами блоков моделирования высоко

59756

пороговых и тчкопорчгозых рецепторов и соединены с входом сумматора, фучк- ционал -ный преобразователь с трапецеидальной характеристикой, вход которого соединен с выходом сумматора, преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, а выход является выходом устройства,

10

отличающийся тем, что,

с целью повышения достоверности моделирования путем воспроизведения логических свойств нейронов спинальных ганглиев, в него введены компаратор, ключ, времязадающий элемент, второй и третий многовходоьые сумматоры, число входов которых в сумме равно числу синоптических входом

устройства, причем входы второго сумматора соединены с выходами блоков моделирования низкопороговых рецепторов, входы третьего сумматора соединены с выходами блоков модел грования нысокопороговых рецепторов, выходы второго и третьего сумматоров соединены с входами компаратора, выход которого соединен с упрапляющим входом ключа, второй вход которого

соединен с выходом времязадающего элемента, а выход - с вторыми входами преобразователя напряжения в частоту.

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и нейробионики и может быть использовано для исследования функционирования нейронов спинальных ганглиев, а также как функциональный элемент в системах искусственного интеллекта. Цель изобретения - повышение достоверности моделирования путем воспроизведения логических свойств нейронов спинальных ганглиев. Поставленная цель реализуется за счет введения в состав известного устройства второго 7 и третьего 8 сумматоров, компаратора 11, ключа 12, времяэадающего элемента 13 о Предложенный логический нейропо- добный элемент избирательно реагирует на соотношение степени активизации сигналов, связанных с ниэкопороговы- ми и высокопороговыми рецепторами, что характерно для конвергентных нейронов спинальных ганглиев, отвечая на раздражения спайками обычной и увеличенной длительности. 1 ил. (Л

Редактор Л. Пчолннская

Составитель А. Сапко Техред Л.Олийнык

Заказ 1351

Тираж 394

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор Н.Ревская

Подписное