УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА Советский патент 1970 года по МПК G06G7/60 

Устройство относится к вычислительной технике.

Известны устройства для моделироваиия нейрона, содержащие соединенные между собой пространственно-временной сумматор входных сигналов, пороговый элемент, генератор имнульсов, дифференцируюш:ую ячейку и усилитель-формирователь выходных импульсов.

Предложенное устройство отличается те.м, что пространственно-временной сумматор входных сигналов содержит два конденсатора, соединенные соответственно со входами «Включено и «Выключено и через диод и инвертор подключенные к входу генератора нмпу.чьсов, а усилитель-формирователь выходных импульсов содержит зашунтированный конденсаторо.м газоразрядный прибор с / С-ценочкой в катодной цени, поджигаюпдий электрод которого присоединен к выходу дифференцируюпдей ячейки.

Это позволяет повысить достоверность моделирования основных функциональных свойств биологического нейрона.

Принципиальная схема устройства приседена на чертеже, где обозначено: / - вход Tima «Выключено, 2 - вход тормозящий, 3 - вход возбуждающий, 4 - в.ход типа «Включено, 5 - пространственно-временной сумматор входных сигналов, 6 - нороговый элемент, 7 - генератор импульсов, 8 - дифференцирующая ячейка, 9 - усилитель-фор.мирователь выходных импульсов, 10 - клеммы питания, // - выход.

На входы устройства поступают сигналы в виде совокунности отрицательных пикообразных имиульсов от других моделей иейро 1ов или реценторов. Возбуждающие сигналы по входу с поступают через диод 12 на интегрирующий конденсатор 13 сум.матора 5, а тормозяц;ие сигналы по входу 2 поступают на него через инвертор 14. Для имитации эффектов «Включено и «Выключено на входы / и 4 включены дополннтельные конденсаторы 15 н 16. Сумма входных сигналов и сигналов интегрируюп1:его конденсатора /5 сумматора 5 поступает на базу первого полупроводннкового трпода y/i ждущего мультпвибратора генератора импульсов 7 и управляет изменением его частоты. Поскольку база триода 17 подсоединена и к подвижному контакту потенциометра 18 иорогового элемента 6, то перемещен1 е этого подвижного контакта тоже вызывает изменение частоты ждущего мультивибратора генератора импульсов 7 и, следовательно, осуществляется непрерывное нзмепенпе порога чуветвительностн моделн нейрона в щироких пределах от бесконечности {режим полной нечувствительности) до минимального 311аче) (режим макси.гальной чувствительности с прерактерности модели аксонного холмика, разной 1000 гц).

Если сумма возбуждающих входных сигналов меньше установленного порога чувствительности, то на выходе ждущею мультнвибратора генератора 7 имнульсов не будет (,ioдель нейрона не возбуждена). При наднороговом возбуждении модели нейрона, когда сумма возбуждающих входных сигналов нревышает порог чувствительности, ждущий мультивибратор генератора имнульсов 7 осуществляет преобразование накапливаемой на конденсаторе 13 сумматора 5 суммы возбуждающих входных сигналов в частоту выходной имнульсации генератора нмнульсов 7 подобно аксонному холмику биологического нейрона.

Импульсы ианряжения с коллектора второго полупроводникового трнода /7 ждyJ.дeгo мультивибратора генератора импульсов 7 через дифференцирующую ячейку 8 подаются на поджигаюп№Й электрод газоразрядного нрибо ра 19 с / С-цепочкой 20-21 в катодной цепи усилителя-формирователя 9. При каждом нмпульсе на выходе дифференцирующей ячейки 8 сопротивление газоразрядного прибора надает до нуля и на выходе усилителя-формирователя 9 образуется отрицательный никообразный импульс с амплитудой порядка 110 в. Одновременно через газоразрядный прибор разряжается параллельный ему конденсатор и, когда напряжение на нем падает до напряжения гащения, газоразрядный прибор гаснет. Во время паузы между имнульсами происходит заряд этого конденсатора, постоянная времени которого моделирует период рефрактсрности мембраны биологического нейрона.

Газоразрядный нрибор нопутно осущесгзляет и световую инднкацню степени возбуждения нейрона. Для питания устройства необходп.м один маломощный источник ностоянного тока напряжением 115 в.

Световые излучения газоразрядного прибора с помощью полунроводниковых фотодиодов могут быть использованы для световой связи электрически изолированных моделей нейроноз между собой.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования нейрона, содержащее соединенные между собой пространственно-временной сумматор входных сигналов, пороговый элемент, генератор имнульсов, дифференцирующую ячейку и усилитель-формирователь выходных импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышення достоверности моделирования основных функциональных свойств биологического нейрона, в нем пространственно-временной су.мматор входных сигналов содержит два конденсатора, соединенные соответственно со входами «Включено и «Выключено и через диод и инвертор подключенные ко входу генератора импульсов, а усилитель-формирователь выходных импульсов содержит защунтированиый конденсатором газоразрядный нрибор с / С-цепочкой в катодной цепи, поджигающий электрод которого присоединен к выходу дифференцирующей ячейки.