МОДЕЛЬ НЕЙРОНА Советский патент 1966 года по МПК G06G7/60 

Известные модели нейрона, в которых использованы ферритовые сердечники, позволяют имитировать работу нервной клетки только при воздействии на нее импульсных раздражителей.

Предложенная модель нейрона обладает аналого-дискретными свойствами и позволяет весьма просто моделировать основные функции нейрона при воздействии на него непрерывных раздражителей. Для этого она содержит пороговый элемент на двух ферритовых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса, последовательно соединенные обмотки импульсного воздействия которых подключены к выходу импульсного генератора, а последовательно соединенные входные обмотки - к источнику тока непрерывного воздействия.

На чертеже показана принципиальная схема модели нейрона.

Модель состоит из двух ферритовых сердечников /. На каждом сердечнике имеются обмотки 2 подмагничивания, соединенные последовательно и согласно; входные обмотки 3 непрерывного воздействия, соединенные последовательно и согласно; обмотки 4 импульсного тока, соединенные последовательно и встречно; и выходные обмотки 5, соединенные последовательно и встречно. Обмотки 4 подключены к блокинг-генератору 6. К выходным обмоткам присоединен диод для

получения на выходе импульсов одной полярности.

Моделирование пространственного суммирования воздействий осуществляется путем введения нескольких входных обмоток. На чертеже показан только один возбуждающий вход, так как введение нескольких возбуждающих и тормозящих входов не изменяет принципа действия модели нейрона и ведет только к перераспределению весовых коэффициентов входов.

Модель работает следующим образом.

Во входной обмотке 3 непрерывного воздействия протекает непрерывный ток, который может иметь различное направление. В дискретные моменты времени в обмотку 4 поступает импульсный ток от блокинг-генератора 6, который работает на какой-либо одной частоте. При этом импульсное поле, созданное током блокинг-генератора, взаимодействует с непрерывным полем, созданным входным током. Если эти поля имеют противоположные направления, то происходит изменение индукции и в выходной обмотке сердечника наводятся импульсы напряжения. Амплитуда выходных импульсов напряжения зависит от величин напряженностей взаимодействующих полей, пропорциональных соответствующим токам, и от числа витков выходной обмотки.

Зависимость амплитуды импульсов выходного напряжения от величины иепрерывного тока приближается к треугольному виду. Характеристика сердечника, выражающая эту зависимость, расположена либо в первом и третьем квадрантах, либо во втором и четвертом, в зависимости от знаков напряженностей полей, создаваемых током возбуждеиия и имиульсным током и от включения выходной обмотки.

Ширина характеристики выходного напряжения сердечника определяется величиной импульсного поля.

При протекании по обмоткам подмагничивания 2 тока определенной величины и направления треугольные характеристики сердечников совмещаются с од1 овременным перемещением в заданный участок перемагничиваиия для создания определенных порогов возбуждения нейрона. В результате последовательного включения выходных обмоток сердечников происходит суммирование амплитуд импульсов выходного напряжения.

Предлагаемая модель нейрона имеет характеристику прямоугольного вида с двумя порогами срабатывания, то есть два ферритовых сердечника, с описанным включением обмоток, образуют пороговый элемент.

Таким образом, при достижении током возбуждеиия онределенной величины (первого порога) в выходных обмотках появляются имП}льсы напряжения, частота повторения которых равна частоте блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме. Дальнейшее увеличение тока возбуждения не изменяет амплитуду выходных импульсов нейрона до тех пор, пока входной ток не достигнет величины второго порога срабатывания.

Второй порог срабатывания соответствует перевозбуждению нейрона, при котором импульсы в выходных обмотках отсутствуют. Дальнейщее увеличение тока возбуждения нейрона ие вызывает появления импульсов на выходе.

Предлагаемая модель нейрона может найти применение при построении различных самоорганнзующихся систем.

П р е д .м е т изобретения

Модель нейрона, выполненная с использованием ферритовых сердечников и содержащая импульсиый генератор тока, отличающаяся тем, что, с целью имитации работы нервной клетки при воздействии на нее непрерывных раздражителей и упрощения устройства, она содержит нороговый элемент на двух ферритовых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса, последовательно соединенные обмотки импульсного воздействия которых подключены к выходу импульсного генератора, а последовательно соединенные

входные обмотки - к источнику

тока непрерывного воздействия.