Устройство для моделирования нейрона Советский патент 1981 года по МПК G06G7/60 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА

t

Изобретение относится к аналоговому моделированию нервной системы и предназначено для применения в самообучакяцихся системах в качестве элемента, обеспечивающего пластическую регуляцию заданной функции.

Известно устройство для моделиро вания нейтрона, содержащее преобразователи частоты в напряжение, сумматор, схему сравнения, преобразователь напряжения в частоту и формирователь выходных импульсов }.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности генерации заданных ритмов регуляции.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для моделирования ней , содержащее первую и вторую группы преобразователей частоты в напряжение, сумматор, блок сравнения, управляющие преобразователи частоты в напряжение, преобразователь напряжения в частоту, формирователь импульсов и ключи. В известном устройстве путем поочередного включения цепей положительной и отрицательной обратных связей генерируются заданные ритмы, которые могут перестраиваться в результате подачи сигналов на его управляющие входы С2.

Однако применение известного устройства для пластической регуляции заданной функции не оправдано, так как величина ритмов на выходе устройtoства не ограничена в гемеостатических пределах и фоновая ритмика фиксирована в пределах характеристик блоков временных задержек.

Цель изобретения - повышение точISности моделирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два управляющих преобразователя частоты в напряжение, две группы преобразо20вателей частоты в напряжение, причем выход каждого преобразователя частоты в Напряжение первой и второй групп подключен к соответствующему

ВХОДУ сумматора, выход которого через преобразователь напряжения в час тоту соединен со входом блока формирования выходных импульсов, выход которого подключен к информационным входам первого и второго ключей, выход первого ключа соединен со входом первого преобразователя частоты в напряжение первой группы, выход второго ключа подключен ко входу первого преобразователя частоты в напряжв ние второй группы, управляющий вход первого ключа соединен с выходом первого блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход первого блока сравне иая подключен к выходу первого управлякщего преобразователя частоты в напряжение, введен второй блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход второго блока сравнения подключен к выходу второго управлякщего преобразователя час.тоты в. напряжение, выход второго блока сравнения соединен с управляющим входом второго ключа.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит первую группу преобразователей I частоты в напряжение возбуждакщих входов, вторую группу преобразоватвлей 2 частоты в напряжение тормозявчих входов, сумматор 3, первый блок 4 сравнения,преобразователь 5 напряжения в частоту, блок б формирования выходных импульСО9, первый 7 и второй 8 ключи, первый управляющий преобразователь 9 .частоты в напряжение, второй блок 10 сравнения, второй управляющий преобразователь 1I частоты в напряжение.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы на входе преобразователя 9 частоты в напряжение определяют НИЖНИЙ уровень активности модели нейрона или нижний уровень задан- ной функции нейронной сети, сигналы на входе преобразователя 11 частоты в напряжение определяют верхний уровень заданной функции.

На информационные входы преобразователей 1 первой группы частоты S напряжение и преобразователи 2 второй группы частоты в напряжение поступают сигналы. Сигналы с выходов преобразователей частоты в напряжение, пропорциональные входным частотам, поступают на входы сумматора

860164

3 и затем преобразуются в частоту в преобразователе 5 напряжения в частоту, пропорциональную алгебраической сумме входных частот на входах преобразователей 1 и 2, Нормальное положение кпючей 7 и 8 закрытое.

Напряжение с выхода сумматора 3 поступает на второй вход блока 4 сравнения и на первый вход блока 10 срав10. нения. Если напряжение на выходе сумматора 3 меньше заданного напряжения на первом входе блока 4 сравнения, то на выходе блока 4 сравнения появляется напряжение, которое поступает J5 на управляющий вход ключа 7 и открывает его. Вследствие замыкания цепи йоложительной обратной связи с выхода блока 6 формирования выходных импульсов на вход преобразователя I возбуж2Q дающего входа нейронного элемента напряжение на входе сумматора начинает расти и, следовательно, растет частота импульсов на выходе блока 6 формирования выходных импульсов. Как 2J только напряжение на выходе сумматора достигает заданного уровня, ключ 7 переходит в исходное состоят ние.

Если же напряжение на выходе JJJ сумматора 3 больше, чем на втором входе блока 10 сравнения, то на его выходе появляется напряжение, которое открывает ключ 8, вследствие чего замыкается отрицательная обратная связь с выхода блока 6 формирования выходных импульсов на вход преобразователя 2. При замыкании цепи отрицательной обратной связи напряжение на выходе сумматора 3 уменьшается и, соответственно, снижается частота следования импульсов на выходе ней /ронного элемента. При снижении напряжения на выходе сумматора 3 до заданного уровня ключ 8 переходит в нормальное состояние и цепь отрицательной обратной связи разрывается.

Таким образом, в работе модели нейрона устанавливаются верхний и нижний пределы изменения функции, регуляция которой в этих пределах 50 определяется сигналами на входах преобразователей I и 2. Преимущества такого регуляции заключаются в ее пластичности и легкости перестройки. Пределы верхнего и нижнего 55 допустимых значений регулируемых функций определяются разностью пороговых напряжений блоков 4 и 10 сравнения . предлагаемое устройство может быть использовано в моделях самоорга низующихся систем и систем с процессами самообучения в качестве элемента, осуществляющего пластическую регуляцию заданных функций. Формула изобретения Устройство для моделирования ней рона, содержащее два управлякпцих преобразователя частоты в напряжение две группы преобразователей частоты в напряжение, причем выход каждого преобразователя частоты в напряжение первой и второй групп подключен к со ответствующему входу сумматора, выход которого через преобразователь напряжения в частоту соединен со вхо дом блока формирования выходных импульсов, выход которого подключен к информационным входам первого и втор го кличей, выход первого ключа соединен со входом первого преобразова теля частоты в напряжение первой группы, выход второго ключа подклю6«чей ко входу первого преобразователя .частоты в напряжение второй группы, ч. управляющий вход первого ключа соединен с выходом первого блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход первого блока сравнения подключен к выходу первого управляющего преобразователя частоты в напряжение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен второй блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход второго блока сравнеНИН подключен к выходу второго управляющего преобразователя частоты в. напряжение, выход второго блока сравнения соединен с управляющим входом Второго ключа. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1 , Авторское свидетельство СССР 647698, кл. G Об G 7/60, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2722543/18-24, кл. G 06 G 7/60, 1979 (прототип).

{I

W

в

-UL