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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА

1

Изобретение относится к специалиэированным устройствам для распознавания образов и может быть использовано, в системах контурного сканирования в качестве, элемента, выделяющего 5 экстремум входной сигнальной последовательности, соответствующий контуру изображения, а также в системахавтоматического регулирования ,

Известно устройство для моделиро- tO вания нейрона, содержащее преобразователи частоты в напряжение, выполненные в виде последовательно соединен ных мультивибратора, интегратора и согласующего элемента, входм НРТОрых 5 подключены к соответстующим источникам входных импульсов, а выхода, соединены с соответствующими входами сумматора, выход которс го через последовательно соединенные схему срав- 20 нения и преобразователь напряжения в частоту подключен к блоку формирователя выходных импульсов j|l3. Недостатком этого устройства является невозможность четкого выделения экстрему- 25 мов входных последовательностей.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является- устройство для моделирования нейрона, содержащеб csnMMaTop , выход которого ЗО

через последовательно соединенные первую схему сравнения и преобразователь напряжения в частоту подключен к формирователюВЫХОДНЫХ импульсов , п возбуждающих и mтормозящих каналов, каждый из которлх содержит источник входных импульсов, выход которого подключен к входу первого преобразователя частоты в напряжение данного канала, элемент задержки, второй преобразователь; выходы ключей соединены с соответствующими входами сумматора t2l

Однако это устройство, выделяя изккнения входной последовательности, не дифференцирует экстремум входной последовательности от других возмож-. ных ее изменений. Например, при увеличении частоты следования импульсов на входе устройства на выходе его буду . сигналы независимо от того, как далее меняется частота следования импульсов.

Цель изобретения - повьвиение точности моделирования распознавания сенсорной информации в центральной нервной системе.

Указанная цель достигается тем, , что в устройство для моделирования нейрона, содержащее первый сумматор. выход которого через последователь.но соединенные схему сравнения и преобразователь напряжения в частоту подключен к входу формирователя выходных импульсов, источник входных импульсов, выход которого подключен к входу первого преобразователя час:тоты в напряжение и через первый элемент задержки соединен с входом второго преобразователя частоты в напря жение, и ключи, выходы которых подклю чены соответственно к первому и второму входам первого сумматора, введены сумматоры, третий преобразователь частоты в напряжение и второй элемент задержки, выход которого через третий преобразователь частоты в напряжение подключен к одному входу второго сум матора, выход первого преобразовател Частоты в напряжение подключен к одному входу третьего сумматора, други входы второго и третьего сумматоров соединены с выходом второго преобразователя частоты в напряжение, выход второго сумматора подключен к информационному входу первого ключа .и к управляющему входу второго ключа, ин формационный вход которого соединен с выходом третьего сумматора, выход которого подключен к управляющему вх ду первого ключа, выход первого элемента задержки соединен с входом вто рого элемента задержки. На черетеже представлена структур ная схема устройства. Устройство содержит источник 1 входных импульсов, элементы задержки 2 и 3, преобразователи 4, 5 и 6 част ты в напряжение, третий 7 и второй 8 сумматоры,первый 9 и второй 10 клю первый сумматор 11, схему сравнения 12, преобразователь 13 напряжения S частоту и формирователь 14 выходных, импульсов. Устройство работает следующим образом. На вход устройства поступает импульсная последовательность с часто.той следования импульсов Е, , F2 , Fj в интервалах времени t , t , 2Ъ.При этом интервал времени задается вре менными характеристиками элементов задержки, которые равны между собой. Через время 2t на входы всех трех преобразователей 4, 5 и б частоты в, напряжение одновременно поступают импульсные последовательности с частотой следования: на вход преобразователя 4 -F, на вход преобразователя 5 i-.FJI и на вход преобразователя 6 - F . Дгшее соответствующее напряжение и, Uj, и, на выходах преобразователей поступает на входы сумматоров 7 и 8, причем напряжение Uj, - на инвертирующий вход сумматора 7, напряжение Uj - на неинвертирующие входы сумматоров 7 и 8 и напряжение Ui - на инвертирующий вход омматора 8, Далее происходит сравнение напряений Uj с и Ui с и. При этом, 2 U-и Uj UT , то на выходах сли и умматоров 7 и 8 появляется напряжение, и оба ключа 9 и 10 открываются, напряжение поступает на вход суммаора 11. и, и и,, иг и и„ и, 4 и. то ключ, соответствующий выходу сумматора, на котором есть напряжение, будет закрыт, и на выходе устройства не будет сигнала. Напряжение с выхода сумматора 11 подается на вход схемы сравнения 12, а затем - на вход преобразователя 13 напряжения в частоту. Затем импульсы с частотой,пропорциональной напряжению, поступают на вход формирователя выходных импульсов, Быход которого является выходом устройства. Устройство предназначено, в основном, для применения в качестве главного элемента в системах выделения контуров зрительного образа, а также возможно его применение в других системах в качестве элемента выделяющего экстремум. При этом устройство не реагирует на медленные и длительные изменения входной последовательности. На выходе его появляются сигналы лишь в том случае, если изменения частот входной последовательности носят кратковременный характер, с интервалами времени не больше характеристики элемента задержки, что способствует распознаванию линий в зрительном образе, при частотно-импульсном кодировании образа. Применение сети, состоящей из. таких устройств, позволит достаточно четко выделять в изображении участки насыщенные линиями, т,е, наиболее информативные. Формула изобретения Устройство для моделирования нейрона, содержащее первый сумматор, выход которого через последовательно соединенные схему сравнения и преобразователь напряжения в частоту подключен к входу формирователя выходных ир-шульсов, источник входных импульсов, выход которого подключен к входу первого преобраз.ователя часГоты в напряжение и через первый элемент задержки соединен с входом второго преобразователя частоты в напряжение, и ключи, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам первого сумматора, отличающееся тем,что, с целью повышения точности моделирования, в него введены сумматоры, третии преобразователь частоты в напряжение и второй элемент задержки, выход которого через третий преобразователь частоты в напряжение подключен к одному входу второго сумматора, выхзд первого преобразователя частоты в напряжение подключен к одному входу третьего сумматора, другие входы второго и третьего сум1 1аторов соедийёны с выходом второго преобразователя частоты в напряжение, выход второго сумматора пддключен к информационному входу первого ключа и к управляющему входу второго ключа, информационный вход КОТОРОГО соединен с выходом третьего сумматора, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, выход первого элемента задержки соединен с входом второго элемента задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2543365/24, G 06 G 7/60, 1977 (прототип).