Модель обучаемого нейрона Советский патент 1978 года по МПК G06G7/60 

(34) МОДЕЛЬ ОБУЧАЕМОГО НЕЙРОНА

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при моделировании деятельности нервной системы.

Известна модель обучаемого нейрона, содержащая элементы памяти и пороговые элементы 1. Однако эта модель допускает моделирование образования только положительного рефлекса.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является модель обучаемого нейрона, которая, как и данная модель, содержит два входных элемента И, первые входы которых подключены через первый формирователь ко входу возбуждения модели, а вторые входы входных элементов И через второй и

третий формирователи подключены соответственно ко входам положительного и отрицательного подкрепления модели, и блок памяти, два выхода которого соединены с первыми входами двух выходных элемента И 2. Однако эта модель содержит двухпозиционную память, что снижает точности моделирования.

Целью изобретения является расширение возможностей моделирования нервных сетей за счет обеспечения накопления сигналов подкрепления.

Эта цель достигается тем, что модель обучаемого нейрона содержит два одновибратора, входы которых подключены к выходам соответствующих входных элементов И, а выходы подсоединены к соответствующим входам блока памяти. Вторые входы выходных элементов И соединены с выходом первого формирователя, а их выходы являются соответственно возбуждающим и тормозящим выходами модели. Блок памяти содержит балансный усилитель и тороидальный магнитный сердечник с датчиком Холла в зазоре и двумя обмотками, которые соединены со входами блока памяти. Входы балансного усилителя нодключены к датчику Холла, а его выходы являются выходами блока памяти.

Функциональная схема .модели обучаемого

нейрона представлена на чертеже.

Модель содержит входн1 1е элементы И 1 и 2, формирователи 3-5, одновибраторы 6 и 7, блок памяти 8. выходные элементы И 9 и 10, вход 11 возбуждения, вход 12 положительного подкрепления, вход 13 отрицательного подкрепления, возбуждающий выход 14 и тормозящий выход 15.

Блок памяти 8 содержит тороидальный магнитный сердечник 16, на котором размещенъ обмотки 17 и 18, датчик Холла 19 и баланс.1ый усилитель 20. Модель работает следующим образом. На каждом входе модели расположены формирователи 3-5. Как только сигнал на входе того или другого формирователя достигнет определенного значения, на его выход выдается логическая единица. При одновременном появлении входного воздействия на входе 11 возбуждения модели и сигнала на входе 12 положительного подкрепления модели срабатывают формирователи 3 и 4. Единичные сигналы с выходов этих формирователей поступают на входы элемента И 1, который регистрирует одновременное появление входного воздействия и положительного подкрепляюш,его сигнала и подает единичный уровень напряжения на вход одновибратора 6. Одповибратор 6 срабатывает, и обмотка 17 под.магпичивает сердечиик 16 блока памяти 8 на шаг в положительную сторону. Длительность импульса одновибраторов 6 и 7 выбрана так, что сердечник 16 перемагничивается лишь частично. Каждое следующее совпадение входного воздействия и положительного подкрепляющего сигнала приводит к дальнейшему подмагничиванию сердечника 16 в положительную сторону. Таким образом, происходит закрепление положительного условного рефлекса и подавление отрицательного условного рефлекса, если он был до этого образован. При одновременном появлении входного воздействия на входе 11 возбуждения моде;1и и сигнала на входе 13 отрицательного подкрепления модели срабатывают формирователи 3 и 5, подавая единичные уровни напряжения на входы эле.мента П 2. Логическая единица с выхода элемента И 2 возбуждает одновибратор 7. При этом обмотка 18 под.магничивает сердечник 16 блока памяти 8 на шаг в отрицательную сторону. Таким образом, многократное совпадение входного воздействия и отрицательного подкрепляющего сигнала приводит к угасанию положительного условного рефлекса, если он был до этого образован, и закреплению отрицательного условного рефлекса. Для регистрации величины и знака намагниченности тороидального сердечника 16 использован датчик Холла 19, который помещен в зазор сердечника 6. Сигнал, снпмаемый с холловских контактов датчика 19, поступает на вход балансного усилителя 20, выходы которого связаны со входами элементов И 9 и 10. При появлении сигнала на входе 11 возбуждения модели формирователь 3 подает разрешающий сигнал на входы элементов И 9 и 10. В зависимости от знака содержимого блока памяти 8 срабатывает элемент И 9 или элемент И 10, соответственно выходной сигнал появляется на выходе 14 или 15. При этом величина и знак сигнала на выходах модели зависят только от величины и знака содержимого блока памяти 8 и не зависят от величины входного воздействия. Модель обучаемого нейрона позволяет моделировать процесс образования условного рефлекса с получением на выходе возбуждающих сигиалов и тормозящих сигналов необходимой величины, что расщиряет логические возможности и увеличивает точность и гибкость моделирования. Формула изобретения 1. Модель обучаемого нейрона, содержащая два входных элемента И, первые входы которых подключены через первый формирователь ко входу возбуждепия модели, а вторые входы входных элементов И через второй и третий формирователи подключены соответственно ко входам положительного и отрицательного подкрепления модели, и блок памяти, два выхода которого соединены с первыми входами двух выходных элементов И, отличающаяся тем, что, с целью расширения возможностей моделирования нервных сетей за счет обесиечения накопления сигналов подкрепления, она содержит два одновибратора, входы которых подключены к выходам соответствующих входных элементов П, а выходы подсоединены к соответствующим входам блока памяти; вторые входы выходных элементов И соединены с выходом первого формирователя, а их выходы являются соответственно возбуждаюпдим и тормозящим выходами модели. 2. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что блок памяти содержит балансный усилитель и тороидальный магнитный сердечник сдатчиком Холла в зазоре и двумя обмотками, которые соединены со входами блока памяти; входы балансного усилителя подключены к датчику Холла, а его выходы являются выходами блока памяти. Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе: 1. Крайзмер Л. П., Сочивко В. П. «Биопика М., 1968, с. 77. 2.Авторское свидетельство СССР Л 222028, кл. G 06 G 7/60, 1966.

Z}

4