Устройство для моделированияНЕйРОНА Советский патент 1981 года по МПК G06G7/60 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА

1

Устройство относится к электрическому моделированию нервной системы и предназначено для использования в моделях нейронных сетей в качестве элемента, кодирующего входную информацию.

Известно устройство для моделирования нейрона 1, содержащее сумматор, источники входных импульсов, схему сравнения, преобразователь напряжения в частоту и формировате ль выходных импульсов.

Недостатком устройства является его сравнительно малая точность.

Наиболее близким к данному техническому решению является устройство для моделирования нейрона 2., содержащее источники ВХОДНЫХ импульсов, преобразователи частоты в напряжение, сумматор, схему сравнения, преобразователь напряжения в частоту и блок формирования выходных импульсов.

Недостатком устройства является сравнительно малая точность моделирования входной информации.

Цель изобретения - повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее группу источников входных импульсов, группу преобразователей частоты в напряжение, причем выход i-ro источника входных импульсов группы через i-й преобразователь частоты в напряжение группы соединен с i-м входом сумматора, источники опорного напряжения, схему сравнения, выход которой через преобразователь напряжения в частоту подключен ко входу формирователя выходных импульсов,- дополнительно введены интегратор и ключи. Выход сумматора соединен с входом

,Q первого ключа, выход которого через интегратор подключен к первому входу схемы сравнения, выход которой соединен с управляющими входами первого, второго и третьего ключей. Выход первого источника опорного напряжения подключен ко входу второ)5 го ключа, выход которого объединён с выходом третьего ключа и соединен со вторым входом схемы сравнения. Выход второго источника опорного напряжения подключен к входу третьего ключа.

Схема устройства показана на чертеже.

20 Устройство содержит источники 1 входных импульсов, преобразователи 2 частоты в напряжение, сумматор 3, схему 4 сравнения, преобразователь 5 напряжения в частоту, формирователь 6 выходных импульсов, первый 7 и второй 8 источники опорного напряжения, интегратор 9, первый 10, второй 11 и третий 12 ключи.

Работает устройство следующим образом.

На входы преобразователей 2 частоты в напряжение (возбуждающих и тормозящих входов) поступают сигналы с выходов источников 1 входных импульсов, в преобразователях 2 происходит преобразование входных частот следования импульсов в соответствующие напряжения, которые подаются на входы сумматора 3. В сумматоре 3 происходит алгебраическое суммирование входных напряжений, и выходное напряжение сумматора подается через первый ключ 10 на вход интегратора 9. В интеграторе 9 происходит интегрирование входного напряжения по времени

, , i-m

.P

где А - постоянная интегрирования интегратора 9;

и - напряжение на выходе преобразователя 2 (возбуждающего входа),

и - напряжение на выходе преобразователя 2 (тормозящего входа), п и ш - соответствующие числа возбуждающих и тормозящих входов, на которые поступают сигналы.

Напряжение выхода интегратора поступает на первый вход схемы сравнения 4, на второй вход которой через второй ключ 11, нормальное положение которого - открытое, поступает напряжение Uo, с первого источника 7 опорного напряжения.

В момент, когда Ui Uon, на выходе схемы сравнения появляется напряжение, равное напряжению выхода интегратора 9. Напряжение выхода интегратора подается на вход преобразователя 5, представляющего собой автоколебательный мультивибратор. Последовательность импульсов частотой, пропорциональной напряжению управления, поступает на формирователь 6, выход которого является выходом устройства. Ключи 10 и 11, нормальное положение которых - открытое, закрываются напряжением выхода схемы 4 сравнения, а ключ 12, нормальное положение которого - закрытое, открывается. В результате на второй вход схемы сравнения подается меньщее напряжение со второго источника опорного напряжения 8 и порог устройства меняется.

Одновременно с этим вследствие закрывания ключа 10 поступление напряжения на вход интегратора 9 прекращается, что моделирует абсолютную рефракторность нейрона в период его активности. Время зарядки интегратора 9, который выполнен на операционном усилителе, зависит от его характеристик (емкости и сопротивлений) и может меняться в известном диапазоне. Как

только напряжение на выходе интегратора достигнет напряжения второго источника опорного напряжения 8, напряжение на выходе схемы 4 сравнения исчезает и ключи 10-12 переходят в исходное положение.

Таким образом, происходит формирование входных сигналов в пачки (залпы) импульсов. Продолжительность залпа зависит от характеристик интегратора 9 и рааницы напряжений источников 7 и 8 опорного напряжения. Оперируя этими величинами, можно варьировать параметры устройства по продолжительности залпов импульсов на его выходе. Варьирование продолжительности пачки импульсов позволяет применить устройство в качестве кодирующего элемента в сетях для распознавания места приложения внещних стимулов на входах сети.

Формула изобретения

Устройство для моделирования нейрона, содержащее группу источников входных импульсов, группу преобразователей частоты в напряжение, причем выход i-ro источника входных импульсов группы через 1-й преобразователь частоты в напряжение группы соединен с i-M входом сумматора, источники опорного напряжения, схему сравнения, выход которой через преобразователь напряжения в частоту подключен ко входу формирователя выходных импульсов, отличающееся тем, что, с целью пввыщения точности моделирования, в него введены интегратор и ключи, причем вь1ход сумматора соединен с входом первого ключа, выход которого через интегратор подключен к первому входу схемы сравнения,

выход которой соединен с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, выход первого источника опорного напряжения подключен ко входувторого ключа, выход которого объединен с выходом

третьего ключа и соединен со вторым входом схемы сравнения, выход второго источника опорного напряжения подключен ко входу третьего ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 647698, кл. G 06 G 7/60, 1979 (прототип).