ОБУЧАЮЩИЙСЯ ИСКУССТВЕННЫЙ НЕЙРОН Советский патент 1968 года по МПК G06G7/60 

Известны обучающиеся искусственные нейроны, выполненные на базе управляющих триггеров и схем совпадения и имеющие синаптические входы, щины стимулирования, основной и промежуточный выходы.

Предлагаемый искусственный нейрон отличается тем, что его синаптические входы соединены с первыми входами схем совпадения, второй вход каждой входной схемы совпадения подсоединен к одной из трех шин стимулирования, а третий - к промежуточному выходу нейрона. Причем выходы каждой из трех входных схем совпадения соединены с «единичным, «нулевым и «счетным входами триггера, а входы каждого триггера - со вторыми входами двух выходных схем совпадения, третьи входы которых подсоединены к источникам питаиия, имеющим противоположную полярность. При этом выходы всех выходных схем совпадения через аддитивно-накопительный узел подключены к пороговому устройству и через иего - к входу элемента задержки, выход которого соединен с одним или несколькими синаптическими входами нейрона. Это позволяет расширить логические возможности и улучшить свойства адаптации нейрона.

надения, число групп которых равно числу его синаптических входов , соответствующего числа управляющих триггеров 4 с «единичным («1), «нулевым (О) и счетным («1,0) входами и выходных схем 5, 6 совпадения, аддитивно-накопительного узла 7, выполненного на резисторах и коиденсаторе С, норогового устройства 8 н элемента задержки 9. Входы Ь, Ь и йд нейрона являются стимулирующими. Они соответствуют центростремительным нервным волокнам биологических систем. По ним через схемы совпадения /-3 подаются нмнульсы, воздействующие соответственно на «единичный, «счетный и «нулевой входы триггеров 4, что соответствует сигналам «поощрение, «переобучение и «наказание. Характер стнмулироваиия определяется в нроцессе обучения. Стимулирующие сигналы могут воздействовать на триггеры 4 лишь в том случае, если данный нейрон возбужден, н лншь на те трнггеры, сннаптические входы которых былн возбуждены Б момент, непосредственно нредшесгвующий возбуждению нейрона.

Выходы каждого трнггера 4 («1 i «О) управляют двумя выходными схемами 5, 6 совиадения, нодключающими на время возбуждения данного синаптического входа к аддитивно-накопительному узлу 7 нололчнтельное +Е (при «единнчном состоянин триггера) илн отрицательное -Е (при «нулевом состоянии триггера) напря кение. Пространственная селекция адди№ ано о типа осуществляется на резисторах RI, J, а временная (кратковременная) - на интегрирующей цепочке R;,C. Долговременная селекция при наличии связи выхода нейрона с его же входом (на чертеже линия, соединяющая выход d с синаптическим входом а„, обусловливается временной задержкой передачи возбуждения в нейроне, определяемой элементом задержки 9.

Свойство рефракторной невозбудимости биологических нейронов в предлагаемом искусственном нейроне имитируется пороговым устройством 8. Промежуточный (эффекторный) выход с соответствует центробежным нервным волокнам биологических систем. Выход d нейрона является его основным выходом, предназначенным для мел нейронных связей. Он аналогичен выходам биологических нейронов.

Адаптация нейрона осуществляется следующим образом.

На синаптические входы подаются импульсы отрицательной полярности. Эти импульсы, нроходя через выходные схемы 5 и 6 совпадения, либо инвертируются, либо остаются той же полярности в зависимости )т состояния соответствующих триггеров 4.

На аддитивно-накопительном узле 7 осуществляется пространственная и временная селекция сигналов. Суммарный сигнал в виде напряжения ностояннэго тока выделяется на интегрирующей цепочке ЯяС. Если этот сигнал в данный момент времени оказывается выше установленного норога возбуждения, пороговое устройство 8 возбуждается и выдает серию имнульсов с частотой, определяемой суммарным напряжением на цепочке .

Имг ульсы, появляющиеся на выходе порогового устройства, являются эффекторнымн сигналами нейрона и одновременно сигналами, возбуждающими через отрезок времени, онределяемый элементом задержки 9, выход d нейрона. Если при подаче комбинации сигналов на входы ui-а„ нейрона появляется сигнал и на выходе с, то на вход стимулирования bi подается сигнал «поощрение. Вследствие этого же триггеры, которые в момент возбуждения нейрона были тормозящими, меняют свое состояние на обратное. Если же при подаче других комбинаций сигналов па выходе с появляются импульсы возбуждения, то на вход &з подается сигнал «наказание.

ПocлeдoвaтevTьиoe чередоваиие желательных и нежелательных комбинаций сигналов на входах Ui-а„, и соответетвующее стимулирование нейрона приводят к тому, что последний адаптируется и реагирует лишь на входные сигналы с требуемыми статистическими характеристиками.

Предмет изобретения

Обучающийея искусственный нейрон, содержащий управляющие триггеры, но три входных и две выходных на каждый триггер схемы совпадения, аддитивно-наконительный узел, норогоБое устройство и элемент задержки, отличшоищйся тем, что, с целью расширения логических возможностей и улучшения свойств адаптации иейрона, его сииаптические входы соединены с первыми входами схем совнадения, второй вход каждой входной схемы совпадения нодсоединен к одной из трех шин стимулирования, а третий - к нромежуючному выходу нейрона, причем выходы каждой из трех входных схем совпадения соединены с «единичным, «нулевым и «ечетным входами триггера, а выходы каждого триггера - со вторыми входами двух выходных схем совпадения, третьи входы которых подсоедииены к источникам иитапия, имеющим иротивоположную полярность, при этом

выходы всех выходных схем совпадения через аддитивно-накопительный узел подключены к пороговому устройству и через него - ко входу элемента задержки, выход которого соединен с одним или несколькими сииаптическими входами нейрона.