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

1

Изобретение относится к аналоговому моделированию и может быть использовано при .исследовании нейронов и нейронных структур, в частности при построении моделей адаптивных нейрон- 5 ных сетей.

Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее блоки формирования входных сигналов и последо- вательно соединенные генератор импуль О сов, усилитель, сумматоры,блоки согласования, дифференциальный усилитель и токозадающий блок f}

Недостаток устройства - постоянство установленного уровня начального 15 возбуждения порога в то время, как все биологические системы характеризуются его переменностью.

Наиболее близким техническим реше-20 нием к предлагаемому является устройство для моделирования нейрона, содержащее формирователи входных сигналов, выходы которых подключены ко входам соответствующих преобразователей 25 частоты в напряжение, сумматор и преобразователь напряжения в частоту.

Недостаток устройства - отсутствие динамической регуляции порогом, что снижает его возможности в применении 30

при конструировании адаптивных нейронных сетей.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования нейрона, содержащее формирователи йходных сигналов, выходы которых подключены ко входам соответствующих преобразователей частоты в напряжение, сумматор и преобразователь напряжения в частоту, введены блоки задания весовых коэффициентов и функциональный преобразователь, выход которого подключен ко входу преобразователя напряжения в частоту,выход которого является выходом устройства, выходы преобразователей частоты в напряжение соединены со входами соответствующих блоков задания весовых коэффициентов, выходы которых пo ключeны к соответствующим входс1М сумматора, -выход которого соединен со входом функционального преобразователя. А также тем, что фyнкциoнaг ный преобразователь содержит резисторм, цепочки из последовательно соедине1;ных, согласно включейных ограничительных диодов, и операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобраэователя,неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с первыми вьгаодами первого и второго резисторов, второй вывод первого резистора соединен с шиной нулевого потенциала, второй вывод второго резистора через первую цепочку из последовательно соединенных, согласно включенных ограничительных диодов, подключен к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с одним выводом четвертого резистора и с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого соединен с одним выводом шестого резистора, другой вывод которого подключен ко второму выводу пятого резистора, другой вывод четвертого резистора соединен с шиной нулевого потенциала и через цепочку из последовательно соединенных, согласно включенных, ограничительнь1х диодов, соединен с первым выводом пятого резистора, первый вывод третьего резистора является входом функционального преобразователя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для моделирования нейрона, на фиг. 2 - тра:пецеидальная характеристика .функционального преобразователя .

Устройство содержит формирователи 1, -1( и входных сигналов, входы которых являются возбуждающими и тормозящими соответственно, преобразователи 2 -2 и 2 частоты в напряжение, блоки и 3J-з}, задания весовых коэффициентов, сумматор 4, функциЙбнальный преобразователь 5, преобразователь б напряжения в частоту. Функциональный преобразователь содержит резисторы 7, ограничительные диоды 8 -8){ и и операционный усилитель 9.

Работает устройство следующим образом.

Входные возбуждающие сигналы в виде частоты подаются на формирователи 1 -1 сигналов, входные тормозящие сигналы подаются на формирователи -ItT, сигналов.

Последовательность импульсов, стабилизированных по амплитуде и длительности, с частотой следования равной входной частоте подается на преобразователи 2 -2, и 2{ . Преобразованное постоянное напряжение подается на блок и 3 -З зещанйя весовых коэффициентов позволяющее изменять величину этого напряжения.

Сумма напряжения возбуждающих входов вычитается с суммой тормозящих входов с помсяцью сумматора 4. Устройство 6 предназначено для преобразований постоянного напряжения в частоту.

фунциональный преобразователь 5 щредназначен для создания трапецеидальной а)актеристикк з ависимостй

выходного напряжения от входного напряжения, пропорционального алгебраической cyiviMe сигналов возбуждающих и тормозящих входов.

Функциональный преобразователь 5 работает следующим образом.

Постоянное входное напряжение с выхода сумматора 4 подается на входи операционного усилителя 9. При входных напряжениях меньших напряжения

насыщения диодов 8, -8 выходное напряжение операционногб усилителя линейно зависит от входного напряжения (участок I на фиг. 2). При достижении и превышении выходным напряжением величины напряжения насыщения диодов

6, -8.J выходное напряжение операционного усилителя не изменяется (участок II на фиг. 2).

При достижении и превышении входного напряжения насыщения диодов

8 8| выходное напряжение операционного усилителя линейно уменьшается, так как коэффициент передачи входного напряжения по неинвертирующему входу больше коэффициента передачи по инвертирующему входу (участок III на

фиг. 2). При количестве диодовj k зависимость имеет вид кривой IV (фиг. 2) .

На один из тормозящих входов подается сигнал, которым можно смещать

трапецеидальную характеристику по оси входной частоты. На фиг. 2 точка 10 определяет смещение всей характеристики.

Введение новых элементов и связей

между ними позволяет повысить точность устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для моделирования нейрона, содержащее формирователи входных сигналов,выходы которых подключены ко входам соответствующих преобразователей частоты в напряжение, сумматор и преобразователь напряжения в частоту, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него , введены блоки згцханий весовых коэффициентов и функциональный преобразователь, выход которого подключен ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого является выходом устройства, выходы преобразователей частоты в напряжение соедине. ны со вх)одами соответствующих блоков задания весовых коэффициентов, выходы которых подключены к соответствующим входам суглматора, выход которого

Q соединен со входом функционального преобразователя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что функциональный преобразователь содержит резисторы, цепочки из последовательно соединенных, согласно включенных ничительных диодов, и операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с первыми выводами первого и второго резисторов второй вывод первого резистора соединен с шиной нулевого потенциала, второй вывод второго резистора через первую цепочку из последовательно сое диненных согласно включенных ограиичительных диодов, подключены к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с одним выводом четвертого резистора и с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя. выход которого соединен с oднимвывoдoiм шестого резистора, другой вывод котОрОго ПбДй НюСё н 1 б втбр6му выводу пятого резистора, другой вывод четвертого резистора соединен с шиной нулевЪгб потенциала и через вторую цепочку из последовательно соединенных, согласнб вКлйчёМНых, Ьгранйчйтёльных диодов, соединен с первым выводом пятого резист1эра, первый вывод третьего резистора является входом функционального преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 528580, кл. G 06 G 7/60, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР №647698, кл. G 06 G 7/60, 1976 (прототип) .

I ;; 7Г

Тй-е