Устройство для моделирования нейрона Советский патент 1980 года по МПК G06G7/60 

Изобретение предназначено для использввания в биофизических и биокибернетических иссле-дованиях, в частности для построения нейронных сетей, а также в вычислительной технике, в системах распознавания образов и в системах управления, в частности, в системах сжатия данных. Известно устройство для моделирования нейрона ll, содержащее источники входных импульсов, сумматор, выход которого через последовательно соединенные схему сравнения и преобразователь напряжения в частоту подключен к форми рователю выходных импульсов. Недостатком этого устройства являет ся его сравнительно низкая точность. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для моделировання нейрона 2, содержащее сумматор, выход которого через последовательно соединенные первую схему сравнения и преобразователь напря жения в частоту подключен к формирова- телю выходных импульсов, тг возбуждающих и 1-п. тормозных каналов, каждый из которых содержит источник входных импульсов, выход которого подключен ко входу первого преобразователя частоты в напряжение данного канала. У этого устройства недостаточная точность моделирования. Цель изобретения - повышение точности моделирования. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для моделирования нейрона в каждый канал введены элемент задержки, второй преобразователь частоты в напряжение, вторые схемы сравнения и ключ, выходы ключей ft возбуждающих каналов подключены к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходами ключей m тормозных каналов, выход источника входных импульсов каждого канала через последовательно соединенные элемент задержки и второй преобразова -ель частоты в напряжение подключен к первому входу 37 второй схемы сравнения этого канала, выхоа которой соединен с первым входом ключа, второй вход кстброго.пбйключён к выходу первого преобразователя частоты в напряжение, выход которого срединен со вторым входом второй схемы сравнеНа фиг. 1 представлена структурная схема устройства для моделирования нейрона, на фиг. 2 - графики, поясняющие . работу устройства. Устройство содержит первые преобразователи частрты в напряжение 1, элементы задержки 2, вторые npeo6f)aaoBaтели частоты в напряжение 3, вторые схемы сравнения 4, ключи 5, сумматор 6, первую схему сравнения 7, преобразователь напряжения в частоту 8, формирователь выходных, импульсов 9. Устройство работает следующим образом. На один из входов канала возбуждения поступает последовательность импуль сов с частотой следования f . Преобразователь 1 преобразует последовательность импульсов в напряжение, значение которого меняется пропорционально частоте f входных импульсов. Одновре енно входная последовательность импульсов поступает в элемент задерж&и 2 и с задержкой на время «Т - на преобразователь 3. После этого выходные напряжения преобразователей 1 и 3 сравниваются схемой сравнения 4. При равенстве этих напряжений схема сравнения 4 выра батывает импульс, закрывающий ключ 5, и напряжение с преобразователя 1 не поступает на сумматор . В случае отличия напряжений на входах схемы сравнения 4 ключ 5 остается в открытом состоянии, и сигнал поступает на неинвертирующий вход сумматора 6. Аналогично происходит переработка импульсной последовательности, поступающей на входы канала торможения, но сиг-45 нал с ключей 5 поступает на ийве этйруйщий вход сумматора 6. .Выходное напряжение сумматора 6 через схему сравнения 7 управляет часто- той преобразователя 8. Затем импульсы50 с частотой Р пропорциональной напряжению управления преобразователем 8, поступают на формирователь 9 вь1ходных импульсов. Таким образом, при отсутствии на55 вхойах устройства последовательности импульсов на выходе оказывается после-. довательность с частотой фоновой актив- 44 ности F (фиг. 2а) Импульсы фоновой активнрсти на фиг, 2 обозначе1гы штриховыми линиями. При наличии на любом из входов последовательности импульсов, показанной на фиг. 2 б, с изменяющейся частотой, на выходе устройства последовательность импульсов, отличная от фоновой активности, оказывается только в промежутки времени X от начала изменения частоты (фиг. 2 в). На фиг. 2 г показана та же последовательность при отсутствии фоновой активности. Введение схем сравнения 4 и элементов задержки 2 обусловливает,тот факт, что устройство реагирует изменением частоты фоновой активности Р на выходе только на новые входные импульсные последовательности. Применение подобных устррйств позволяет расширить ассортимент моделей нервных клеток, используемых при составлении нейронных сетей. Это существенно повысит точность моделирования функций организма, например, зрения, обоняния и т. п. Формула изобретения Устройство для моделирования нейрона, содержащее сумматор, выход которого через последовательно соединенные первую схему сравнения и, преобразователь напряжения в частоту подключен к формирователю выходных импульсов, гг возбуждающих и tH тормозных каналов, каждый из которых содержит источник входных импульсов, выход которого подключен ко входу первого преобразователя частоты в напряжение данного кана- , ла, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в каждый канал введены элементы задержки, второй преобразователь частоты в напряжение, вторая схема сравнения и ключ, выходы ключей tt возбуждающих каналов подключены к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходами ключей tn тормозных канале в, выход источника входных импульсов каждого канала через последовательно соединенные элемент задержки и второй преобразователь частоты в напряжение подключен к первому входу второй схемы сравнения этого канала, выход которой соединен с первьгм входом ключа, второй вход которого подключен к выходу первого преобразователя частоты напряжения, выхоа которого соединен со вторым входом второй схемы сравнения.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 52016, G. Об G-7/60, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке I 2346690/18-24,

кл. G 06 &-7/60, 1976 (прототип).