Устройство для моделирования нейрона Советский патент 1982 года по МПК G06G7/60 

I

Изобретение относится к аналоговому моделированию и предназначено для применения в адаптивных сетях распознавания образов и в моделировании гомеостатических ансамблей. Кроме того, устройство применяется в системах слежения и автоматического управления.

Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее сумматор, выход которого через последовательно соединенные схему сравнения, преобразователь напряжения в частоту соединен с входом формирователя выходных импульсов L О

Недостатком этого устройства является относительно малая точность.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования нейрона, содержащее преобразователи частоты в напряжение, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого через последовательно соединенные

блок сравнения, преобразователь напряжения в частоту подключен к вхо-; ду формирователя выходных импульсов 2J.

Недостатком известного устройства является его чувствительность к случайным изменениям величин входных О1гналов, что при применении извест- ного устройства а сетях повышает уровень спонтанного шума.

Цель изобретения - повышение точ ности моделирования за счет снижения чувствительности устройства и случайным флюктуациям входных сигналов.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее п преобразователей частоты в напряжение, входы которых являются возбуждающими входами устройства, выходы каждого из п преобразователей частоты в напряжение подключен к соответствующим весовым входам сумматора, преобразователь напряжения в частоту, выход которого подключен ко входу формирователя импульсных сигналов, выход которого является информационным выходом устройства, введены два блока сравнения, два ключа и блок памяти мгновенного знамения напряжения, причем выход сумматора соединен с информационными входами обоих ключей и с первыми весовыми входами первого и второго блоков сравнения, выходы которых подключены соответственно к управляющим, входам первого и вто|эогр ключей, выходы которых объедииены и подключены ко входу блока мгновенного значения напряжения выход которого соединен с весовык«4 вторыми входами первого и второго блоков сравнения и со входом преобразователя напряжения в частоту. На фиг. 1 гцэедставлена блок-схе;ма устройства на ({иг. 2 - временные диаграммы, поясняюир е работу. Устрс 1ство содержит п преобразова телей I частоты в напряжение, сумматор 2, преобразователь 3 напряжения в частоту, фор1Ф1рователь импульсных сигналов, первый 5 и второй 6 блоки сравнения, первый 7 и второй 8 , блок 9 памяти мгновенного зна чения напряжения. Устройство работает следующим образом. При постугглении на п входов преоб разователей частоты в напряжение час тотно-импульЬиых последовательностей на выходе сумматора 2 образуется нап ряжение, пропорциональное сумме (учи тывая веса входов сумматора) напряжений на выходах преобразователей 1 частоты в напряжение. Нормальное положение ключей 7 и 8 - закрытое. Однако гри первом поступлении на первый вход блока 5 напряжения сумматора 2, на втором входе блока 5 имеется О напряжения. В результате ключ 7 переводится напряжением с выхода блрка 5 в открытое положение и напряжение с выхода сумматора 2 поступает на вход блока 9« Напряжение с выхода блока 9 поступает на первый вход блока 6 и первый вход блока 5Веса блоков сравнения задаются таким образом, чтобы , где а, b веса соответственно первого и второго входов блока 5.d,c - веса соответственно первого и второго входов блока, так как aU bU(, dU,,cU , где U/f - мгновенное значение напряжения в блоке 9 на выходе блоков 5 и 6 - О и оба ключа 7 и 8 находятся в закрытом состоянии. Переход ключа 7 в закрытое состояние сопровождается запоминанием мгновенного и напряжения в блоке 9- Это напряжение управляет частотой преобразователя 3. Затем импульсы, пропорциональные напряжению управления поступают на вход формирователя k. Если напряжение выхода сумматора 2 испытывает незначительные случайные изменения и aU2 bU ; то ключи 7 и 8 остаются в закрытом состоянии и на выходе блока 9 напряжение не меняется. Если в момент времени напряжение на выходе сумматора 2 существенно ЬЦ , то на выходе меняется и блока 5 появляется напряжение, которое переводит ключ 7 в открытое состояние, и новое напряжение поступает на вход блока 9- В какой-то момент времени новая величина напряжения поступает на второй вход блока 5 в результате этого ключ 7 переходит в закрытое состояние, и блок 9 запоминает новое значение выходного напряжения сумматора 2. Б момент времени t напряжение на выходе сумматора 2 существенно уменьшается В результате на первый вход блока 6 поступает большее чем на ее второй вход, напряжение, и так как dUj cU3 то напряжение на выходе блока 6 открывает ключ 8, и новое значение напряжения сумматора поступает на вход блока 9В момент времени t+ Т на «оба входа второго блока сравнения будет поступать одинаковое напряжение. В результате и ключ 8 перейдет в закрытое состояние. Таким образом, на вход блока 9 будет поступать только существенно изменяющееся напряжение выхода сумматора 2. Изменение определяется задаваемым соотношением весов первого и второго входов блоков 5 и 6. При этом блок 5 открывает доступ напряжения с выхода сумматора 2 на блок 9 при повышении напряжения, а блок 6 при ее понижении. Напряжение с ВЫХОДА сумматора 2, испытывающее колебания ниже установленных пределов не учитывается в устройстве в формировании ею выходной импульсной последовательности . 5 Случайное изменение совокупности сигналов на входах устройства приведет к изменению его выходной последовательности убывающе мало. Вслед ствие этого устройство может применяться как в системах распознавания образов в качестве элемента борьбы с зашумлением и случайным искажением образа, так и в системах построения сверхустойчивых гомеостазов. В обычны;«: гомеостатических системах в ответ на случайные изменения входйых сигналов может произойти времен ное возмущение гомеостаза. В гомеостазах, в качестве элементов которого применяется предлагаемое устрой ство, возмущение гомеостаза может произойти только приЗакономерных воздействиях на его входах. Если го меостаз является составной частью более обширного ансамбля, то понижение чувствительности его к случайным воздействиям может способствовать увеличению устойчивости самого ансамбля и уменьшения уровня спонтанного шума в его сетях. В биологических системах, в том числе и сенсорных системах распознавания образов, такой механизм сниже- 30 дам

ния чувствительности к случайным водействиям, т.е. не закономерным и не несущим в себе информации, предусмотрен избирательной адаптацией сенсорной системы к тому или иному типу внешних воздействий. Такой механизм избирательной адаптации биосистемы не совсем ясен, .однако he исключается, что в его основе может лежать некая интегральная совокупность механизмов, сходных с описанным выше.

б системах слежения подавление случайных изменений в активности на

которых объединены и подключены ко входу блока памяти мгновенного значения напряжения, выход которого соединен с весовыми вторыми входами первого и второго блоков сравнения и со входом преобразователя напряжения в частоту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свитедельство СССР

№ , кл. G 06 G 7/60, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 6 47698, кл. G 06 G 7/60, 1979 , (прототип). 3 входах следящей системы повышает информативную ценность выходных сигналов. Формула изобретения Устройство для моделирования нейрона, содержащее п преобразователей частоты в напряжение, входы которых являются возбуждающими входами устройства, выходы каждого из п преобразователей частоты в напряжение подключены к соответствующим весовым входам сумматора, преобразователь напряжения в частоту, выход которого подключен ко входу формирователя им-; пульсных сигналов, выход которого является информационным выходом уст ройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два блока сравнения, два ключа и блок памяти мгновенного значения напряжения, причем выход сумматора соединен с информационными входами обоих ключей и с п1ервыми весовыми входак«1 первого и второго блоков сравнения, выходы которых подключены соответственно к управляющим вхопервого и второго ключей, выходы

u,

V /vvXVvAV

u,

/vwvV

, U.

ii

u,

.

2