Устройство для моделирования нейрона Советский патент 1979 года по МПК G06G7/60 

1

Изобретение относится к области моделирования биологических процессов и предназначено для построения нейронных сетей, а также может быть использовано в систеах управления и в вычислительной технике.

Известна модель нейрона 1, содержаая интеграторы, сумматоры, инвертор и преобразователь.

Недостаток этого устройства заключаетя в присущей всем аналоговым устройстам значительной погрещности переработки информации, приводящей к потерям информации. Кроме того, применение емкости качестве накопительного элемента делает затруднительным изготовление устройства в монолитном исполнении и затрудняет массовое производство.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является модель формального нейрона 2, содержащая первую группу управляемых генераторов, выходы которых подключены к входам первого сумматора, и счетчик, выход которого соединен с входом генератора выходных импульсов, выходом подключенного к управляющему входу счетчика. Кроме этого, модель содержит логический блок, выполняющий логарифмическую функцию.

К недостаткам данного устройства относятся неадекватная переработка возбуждающих и тормозных сигналов, что не соответствует естественному нейрону, а также зависимость выходного сигнала от длительности входного импульса, приводящая к увеличению погрешности переработки информации в устройстве. В результате характеристикой, на которую реагирует устройство, является не частота импульсов, а

их скважность, что не соответствует естественному айалогу.

Цель изобретения - повыщение точности моделирования информационных свойств нейрона путем приближения его свойств к

свойствам естественного аналога.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первую группу управляемых генераторов, выходы которых подключены к входам первого сумматора,

и счетчик, выход которого соединен с входом генератора выходных импульсов, выходом подключенного к управляющему входу счетчика, введены две группы входных одновибраторов, вторая группа управляемых генераторов, второй сумматор, реверсивный счетчик и выходной одновибратор, выход которого является выходом устройства. Вход выходного одновибратора подключен к вьтходу генератора выходных

импульсов, входы входных одновибраторов

первой группы являются возбуждающими входами устройства. Выходы входных одновибраторов первой группы соединены с входами управляемых генераторов первой группы, входы входных одновибраторов второй группы служат тормозными входами устройства. Выходы входных . одновибраторов второй группы подключены к входам управляемых генераторов второй группы, выходы которых соединены с входами второго сумматора, выходом подключенного к вычитающему входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом счетчика. Выход первого сумматора подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит канал 1 возбуждающих сигналов и канал 2 тормозных сигналов, реверсивный счетчик 3, счетчпк 4, генератор 5 выходных импульсов, выходной одновибратор 6.

Каналы 1 и 2 состоят из двух групп входных одновибраторов 7-8 и 9-10, первой группы управляемых генераторов 11-12 и второй группы управляемых генераторов 13-14, первого 15 и второго 16 сумматоров.

Уctpoйcтвo работает следующим образом.

На входы одновибраторов 7-10 поступают импульсные последовательности, импульсы в которых стандартизуются одновибраторами по длительности. Последовательности стандартизованных иинз льсов подаются на входы генераторов И -14, которые генерируют тактовые импульсы более высокой частоты. Длительность выходного импульса одновибратора подбирается кратной периоду следования тактовых импульсов, что позволяет избавиться от погрещности квантования. Частота тактовых импульсов каждого генератора зависит также от веса соответствующего входа. Таким образом, количество импульсов за данный отрезок времени пропорционально частот е входной последовательности, а коэффициент пропорциональности з тывает вес входа.

С выходов генераторов И -14 пачки тактовых импульсов поступают на соответствующий сумматор 15 (16). Просуммированные сигналы с выходов сумматоров проходят на соответствующие входы реверсивного счетчика 3, причем сигналы с выхода канала 1 поступают на прямой вход, а сигналы с выхода канала 2--на инверсный. Разность импульсов попадает на вход счетчика 4, который вместе с генератором 5 осуществляет пересчет импульсов. Выходной одновибратор 6 производит стандартизацию выходных импульсов по длительности и амплитуде.

Введение новых блоков и связей между ними обеспечивает устранение зависимости

выходного сигнала от длительности входных импульсов, что значительно уменьщает погрешность переработки информации. Стандартизация входных и выходного сигналов позволяет также использовать устройство при построении сетей наряду с аналоговыми моделями нейронов и строить сети, содержащие те и другие устройства для моделирования нейронов. Кроме того, введение дополнительного

канала тормозных сигналов, а также реверсивного счетчика дает возможность получить адекватное воздействие на выходной сигнал возбуждающих и тормозящих входных сигналов, что существенно новышает точность моделирования нервной системы.

Формула изобретения

Устройство для моделирования нейрона, содержащее первую группу управляемых генераторов, выходы которых подключены к входам первого сумматора, и счетчик, выход которого соединен с входом генератора выходных импульсов, выход которого подключен к управляющему входу счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены две группы входных одновибраторов, вторая группа управляемых генераторов, второй сумматор, реверсивный счетчик и выходной одновибратор, выход которого является выходом устройства, вход выходного одновибратора подключен к выходу

генератора выходных импульсов, входы входных одновибраторов первой группы являются возбуждающими входами устройства, выходы входных одновибраторов первой группы соединены с входами управляемых генераторов первой группы, входы входных одновибраторов второй группы являются тормозными входами устройства, выходы входных одновибраторов второй группы подключены к входам управляемых

генераторов второй группы, выходы которых соединены с входами второго, сумматора, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом счетчика, выход первого сумматора подключен к суммирующему входу реверсивного счетчикаИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР

№ 283700, кл. G 06G 7/60, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 437103, кл. G ОБО 7/60, 1973 (прототип).