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

Изобретение относится к об.пасти электрического моделирования и предназначено для использования в биофизических и биокибернетических исследованиях, в частности, для построения нейронных сетей, а также мо жет быть использовгтко в системах управления, в вычислительной технике, в системах распознавания образов. Известна модель нейрона 1, содержащая резисторы, конденсаторы, диоды и лавинный транзистор. Недостатками данного устройства являются наличие паразитных обратных связей между выходом и входами устройства и отсутствие, световой чувст.вительности, что сужает возможности применения устройства в технике. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройство для моделирования нейрона 2, содержа1цее входные резисторы по числу входов, выводы которых подключены к первой обкладке суммирующего конденсатора и через токоразрядный ре-зистор к общей шине устройства. Кро ме того устройство содер;г.ит выходно конденсатор, резисторы, диод, триод и тиристор. Недостатками данного технического решения является наличие паразитных обратных связей между выходом и входами и отсутствие световой чувствительности. Цель изобретения - повышение точности моделирования и получение возможности реагирования устройства на внешнее изображение. Это достигается тем, что в устройство, содержащее входные резисторы по числу входов, выводы которых подключены к первой обкладке суммирующего конденсатора и через токоразрядный резистор с общей шиной устройства, введены фотодиоды, источники напряжения, делители напряжения и жидкокристаллический индикатор, расположенный между источником света и фотодиодами, катод пербого фотодиода подключен к первому источнйку напряжения, анод первого фотодиода соеди.нен с первой обкладкой суммирующего Конденсатора и через жидкокриста.плический индикатор с общей шиной устройства, второй источник напряжения подключен к аноду второго фотодиода и к входу первого делителя напряжения, средняя точка которого соединена с. анодом третьего фотодиода и с первым выходом устройства,третий источник напряжения подключен к катоду третьег фотодиода и к входу второго делителя напряжения, средняя точка которого соединена с катодом второго фотодиода и с вторым выходом устройства. Схема устройства для моделирования нейрона представлена на чертеже. Устройство содержит п входных резисторов 1, суммирующий конденсатор 2 токоразрядный резистор 3, фотодиоды 4-6, источник света 7, выполненный в виде источника напряжения 8 и свето диода 9, первый источник напря-дения 10, жидкокристаллический индикатор 11 первый делитель напряжения, выполненный на резисторах 12, 13, второй, тре тий источники напряжения 14, 15 и вто рой делитель напряжения, выполненный на резисторах 16, 17. Устройство работает следующим обра зом. В исходном состоянии жидкокристаллический индикатор 11 прозрачен, световой поток от светодиода 9 падает на фотодиоды 4, 6, 5, при этом их соп ротивление мало. В это время на резис торе 3 падает определенное напряжение DO за счет тока через фотодиод 4 от источника напряжения 10. Величины, резисторов 12, 13, 16, 17, и напряжение источников 14 и 15 выбраны таким образом, что в исходном состоянии на резисторах 13 и 16 напряжения противоположной полярности имеют одинаковую величину и компенсируют друг друга, при этом на выходах устройства, являющихся средними точками делителей напряжение равно нулю. Если на входах устройства появляются входные импульсы (возбуждающие положительной полярности, а тормозящие - отрицательной) и алгебраическая сумма напряжений на конденсаторе 2, возникающая за счет входных сигналов, и плюс напряжение У будет $. и. - напряжения, при котором жидкокристаллический индикатор 11 резко теряет прозрачность. При этом на фотодиоды 4, 5, 6 не падает световой поток и сопротивление фотодиода 4 рез ко возрастает. Теперь на конденсаторе 2 остается только напряжение xv и происходит восстановление прозрачности жидкокристаллического индикатора 11.-Однако прозрачность индикатора 11 восстанавливается через некоторое вре мя после того, как уровень напряжения ниже U;, причем это время опре деляет длительность сформированного импульса, а также рефракторность устройства. Фотодиод 6, резисторы 12, 13 и фотодиод 5, резисторы 16, 17 служат для формирования выходных соответстве но возбуждаклцих и тормозных импульсов После помутнения индикатора 11, сопротивления фотодиодов 6 и 5 резко возрастают, и на выходах устройства возникает соответственно положительный и отрицательный потенциалы. С восстановлением прозрачности формируется задний фронт выходных импульсов. После формирования выходного импульса устройство снова готово к реагированию на входные сигналы, и если алгебраическая сумма входных сигна- . лов не уменьшилась и выполняется условие и + то происходит формирование нового импульса. Таким образом, устройство формирует импульсную последова.тельность в течение того времени, пока выполняется данное усло вие. На. изменение светового потока от источника света 7 устройство реагирует изменением порога чувствительности - с уменьшением освещенности порог увеличивается, с увеличением уменьшается. При использовании в качестве источника света 7 cиcтe лы линз, проектируется изображение на индикатор 11, можно получить определенное кодирование поступающей оптической информации на выходах устройства. Данное устройство позволяет воспроизводить свойства -физиологического нейрона, а использование в качестве активного элемента схемы жидкокристаллического индикатора позволило полностью избавиться от паразитных обратных связей выход-вход и получить возможность моделировать световую чувствительность зрительных нервных клеток. Формула изобретения Устройство для моделирования нейрона, содержащее входные резисторы по числу входов, выводы которых подключены к первой обкладке суммирующего конденсатора и через токоразрядный резистор к общей шине устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены фотодиоды, источники напряжения, делители напряжения, источник света и жидкокристаллический индикатор, расположенный между источником света и фотодиодами, катод первого фотодиода подключен к первому источнику напряжеяия, анод первого фотодиода соединен с первой обкладкой суммирующего конденсатора н через жидкокристаллический индикатор с общей шиной устройств.а, второй источник напряжения подключен к аноду второго фотодиода и к входу первого делителя напряжения, средняя точка которого соединена с анодом третьего фотодиода и с первым выходом устройства, третий источник напряжения подключен к катоду третьего фотодиода и к входу второго делителя напряжения, средняя точка которого соединена с катодом второго фотодиода и с вторым выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №482766, G 06 G 7/60,197 .

2,Авторское свидетельство СССР 373737, G Об G 7/60, 1971 .

-CDi

х-с:

; x-CIP

JH

// XV