Устройство для моделирования адаптивного нейрона Советский патент 1977 года по МПК G06G7/60 

и выход блока фор мировакия коэффициента чувсивительности, а выход соединен с .соответстшующим входом блока простраистшениовременного суммирования.

Каждый канал тормозящего ои|гнала содержит блок ф0|рмн|рова ния (коэффициента чувствительности, подключанцый к Соответствующему выходу блока управления коэффициентами чувствительности, дополнительный функциональный нрео бразосватель, соединенный первым входам с соответствующим тормозящим входам устройства, вторЫМ входом с выходом устройства, а выходом с входом втдрого догюлиительиого функционального преобразователя, дополнительный регулируемый источннк энергии, подключенный к выходу второго функционального нреобразоватеця, и блок умножения, входы которого соединены с выходам блока формирования коэффициента чувствительности, выходом первого данолнительного фунКцио нального преобразователя и выходом даполиительного регулируемого источника энергии со ответственно, а выход блока умножения нодключен к соответсивующему входу блока npocTpaiHCTBeiwioвременного суммирова.ния.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Тормозящие входы 1 устройства подключены к каналам 2 тормозящего сипнала, каждый из которых Содержит дополнительный функциональный прео1бразо1ватель 3, блок 4 умиожеиия, второй дополнительный функциональный преобразователь 5, дополнительный регулируемый источник 6 энергии и блок 7 фор;М1ирО Вания коэффициента чувствительности.

Возбуждающие входы 8 устройства подключены к каналам 9 возбуждающего сигнала, каждый из которых содержит блок 10 умножения, дополнительный регулируемый источник 11 энергии и блок 12 формирования коэффициента чувствительности. Оптимизируемые входы 13 устройства подключены к каналам 14 оптимизируемого сигнала, каждый из которых содержит блок 15 умножения и дополнительный регулируемый источник 16 энергии. Кроме того, устройство имеет Общие для всех каналов блок 17 пространственновременного суммирования, регулируемый источник 18 Э1нергии, функциональный преобразователь 19 и блок 20 управления коэффициентами чувствштелыности {потоки энергии на схеме обозначены двойными стрелками).

(Принцип работы предлагаемого устройства СОСТОИТ в сле1дующем.

Сигнал XT поступающий на тормозящий вход 1 нейрона, приходит иа ВХО;д фу|Н(К1ЦИо«ального преобразстателя 3, реалнэующего функцию

х, F, 1 (X,- у).Г (х,- у) } ,

где у - выходной сигнал нейрона. Г - единичная функция Хэвисайда. Сигнал Xj , который можно назвать эффективным входным сигнало1М, воздействует на вход функционального преобразователя 5, реализующего функцию

d„ / dxr

Хг Р2

х,-Г

dt dt

Функциональный дреобразаватель 5 осуществляет неидеальное дифференцирование, при подаче на него ступенчатой функции задний фронт дифференщирующего импульса сильно растянут.

Под воздействием сипнала л; т в источнике 6, характеризующемся весьма малой инерционностью срабатывания, генерируется энергия Е , необходимая для усиления эффективного вхадного сипнала л: т .В блоке 4 энергия .1- , эффективный входнойсигнал л: т

и коэффициент а т чувс-гвительности соотвзтствующего входа (слабо меняющийся опорный сигнал, формирующийся в блоке 7) перемножаются. Результирующий сигнал поступает на один из входов блока 17 пространствепно-временного сум.мирования, где суммируются сигналы со всех входных каналов устройства.

Сигнал Ху , поступающий на возбуждающий В1хад 8 устройства, приходит не1посредственно на источник lil энергии, характеризующийся значительной инерционностью срабатывания, и вызывает генерацию энергии Е ,

необходИМой для у|Силения этого (выходного сигнала. В блоке 10 энергия Е . , входной

сигнал Хв и коэффициент сх„ чувствитель5 ности соответствующего входа (слабо меняющийся О1порный Сигнал, формирующийся в блоке 12) перемножаются. Результирующий €1игнал поступает на один из входов блока 17 про1страист1ве1нно-временного суммирования. 0 Главной особенностью оптимизируемого канала 14 устройства является лабильность его реакции на приходящее по оптимизируемому входу 13 воздействие Хот . Это воздействие поступает на источник 16, IB котором генерируется энерпия Е. , необходимая для

усиления входного сигнала л; опт . В блоке 15 энергия Е , , входной сигнал Хот и переменный коэффициент а опт чувствительности соответствующего выхода перемножаются. Результат по ст}1пает на один из входов блока 17 пространственно-временного суммирования.

Именно характер изменения коэффициента ос опт чувствительности и определяет реакцию канала 14 онтаимизируемого сигнала на П1рИШе|Дшее на пего воздействие. Закон изменения коэффициента задает блок 20 управления коэффициентами чувствостельности, осуществляющий поиск TaiKHX значений коэффициентов ссэпт , которые через их влияние на друлие внутренние переменные, в конечном счете, доставили бы М1инимум некоторой функции Q.

Эта функция зависит от энергии ф , за5 трачнваемой на осуществление функциональной aiKTHEJHOCTH ией-рона (генерИруется в источнике 18), уровня суммариого вхадного оигнала Хвх , возникающего на выходе блока 17 прасхран-стввнно-гаременного суммирования, и уравня .выхадного сигнала у. Кроме того, блок 20 осуществляет параметрическое влияние (соответственно Рт и р,. ) на блOfKи 7 к 1,2 формирс-щания коэффициента чувствительности в каналах 2 и 9 тормозящего и возбуждающего счгнала, которое Н1меет своей целью достижекие м инимума той же фун1К ции Q Q X (ф, А-вх, гу). Необходимо указать, что выходной сиг«ал у выра батывается функциональным преобразователем 19, реализующим зависимость у G(x „ . Е :ф ), т. е. 1прео;бра:зующим гчх iB выходной -оигнал, причем па1раметром этого преобразования служит величина эне1ргии ф (Si GI (у (5-:,..., ), лде 5 - дискретное время, k - целое .положительное число. Аргументы фч1икции G 1суще стве1нно ;влияют И на тактику нтеративното .поисковогопроцесса оптимизации, т. е. на закон изменения Коэффициента итерации (величина паискового шага) ф Ассопт (S) ф ( (S-:,..., S-ki), л у (5-1 )) ф {S-.1) (ссоптХ Х(5-),Хзх (5-:1) faonr.S-l)); у (5-1)Х Х(а опт (5-1). Аналогичцо х(х., (5-1,..., 5-А), у (5-.1,..., 5-)) X V Q (5-1) (И5-1), X „,(-5-1.1 X X (|3 (5-1), у (5-1) (р ,(5-1). образом, введение указанных блоков и соответствующих связей поз(волило воспроизвести на,блю|даемый в цито.Х)ИМ1ИЧ0ских эюоиериментах энергетический и фун1кцио.нальный механизм лабильных и ста.бильных (воз буждение л,иб,о тор .можение) входных peaiK ций нейрона, т. е. обеспечило расщирени функциона льпых возможностей уст1ройст1ва. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я Устройство для моделирования ада1пти;в ного нейрона, содержащее регулируе.мый ис точник ,гии, .вход которого соединен с вы ходом устройства, а выход - с входом функ циоиального -прео бразователя, подключенного к вьиходу блока иростраиственно-временного суммиравания, каиалы тормозящего сигнал и ка;налы возбуждающего сигнала, отли ающееся тем, что, с целью :раСЩИ|ренИЯ ун1кциональных (возможностей, оно содержит каналы олтимязкруемого сигнала и блок упавления коэффи/циента,м« чувсттаителыности, соот/ветствующиМ|И входальи соединенный с выходам блока ирастранственно-временного уммирования, выходом функционального преобразователя, с входом и выходом регулируемого Источни1ка эйергии, причем «аждый канал оптимизируемого сигнала саде1ржит блок умножения, первый вход которого оединен с оптимизируемым вхадо м устрой лва, второй .вход - с соответствующим выходом блока управления коэффициентами чувствителиности, а выход - с соотаетствующйм входом .блака прострапствеино-временного суммираваиия, ,и донолнительный регулируемый источник анергии, вход которого подключен к соответствующему ант1имизируемому входу устройства, а выход - к третьему входу блока умножения, каЖ|Дый канал возбуждающего сигнала содержит блок формирования коэффициента чувствительности, подключенный ж соответствующему выходу блока управления коэффициентами чувствительности, ,дополиительиый регулнруемый источ-ник энергии, соединенный с соответствующим возбуждающи.м входом устройства, и блок умиожения, к входа1.м которого соот1ветстве.нно .подкл}очеиы соответст1ВЛЮЩИЙ возбуждающий вход устройства, выход даполнительного регулируе.мого источника энергии и выход блока формирования коэффициента чувствительности, а выход соединен с соответст1вующим входом блока пространственио-времвЕНого су|М1мирования, каждый канал -тормозящего сигнала содержит блок формирования коэффициента чувствительности, подключенный к соотшетствующему выходу блока управления коэффициентами чувствительности, первый дополнительный функциональный преобразователь, соедиие,пный первым входом с соответствующим тормозящим входом устройства, вторьим входо;.м с выходОМ устройства, а выходом с входом второго дополнительного фЗ нкционального преобразователя, дополнительный регулируемый источник энергии, подключенный к выходу второго функционального преобразователя, и блок умножения, входы которого сое(Динены с выходом блока формирования коэффициента чувсивительности, выходом первого дополнительного функционального .преобразователя и выходом дополнительного регулируемого источника анергии соответспвенио, а выход блока умножения подклю;чен к соответствующему выходу блока iiipoCTp а:;-гот1В евно -вр ем е нно го су MIM ир OIB а-н и я. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство № 494752 кл. G 06G 7/60, /1975. 2.Авторское свидетельство № 224892 кл. G 06G 7/60, 1968.