Адаптивный нейроподобный элемент Советский патент 1983 года по МПК G06G7/60 

Изобретение Отиосится к бионике и кибернетике и может быть исполь,зовано в адаптивных и самообучающихся информационно-управлякзщих системах.

Известно уатроЯство для моделирования нейрона, содерждаее три | анала, каждый из которых содержит интегратор, выход которого подключен к первому входу блока управляемой проводимости/ выход блока управляемой проводимости третьего каисша соединен с вторым входом блока управляемой проводимости второго канала, выход которого подключен к второму входу блока управляемой проводимости первого канала, выход которого соединен с вторым входом генератора потенциалов действия, выход которого является выходом устройства l3Указанное устройство не обеспечивает моделирования функционально вг1жных свойств самообучения и изменения проводимости сигналов в течение времени после обучения.

Наиболее близким к предлагаемому яв.г7явтся элемент для моделирования нейрона , содержащий блоки умножения, выходы- которых соединены с группой суммирующих входов сумматоров,группы вычитающих входов которого являются тормозящими входами нейроподобного

с элемента, возбуждающие входы которого подключены к первым входам блоков умножения, выход сумматора через формирователь импульсов соединен с выходом нейроподобного элемента.Кроме того,он

«содержит регулируемый имсточник энергии,дополнительный регулируемый блок пространственно-временного суммирования и блок адаптации порога С2.

Недостатком данного элемента ляется невозможность реализации процесса самообучения и изменения проводимости синапсов с течением времени после обучения, а также его сложность.

20

Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем реализации процесса самообучения и динамического изменения проводимости синапсов и упрощение устройства.

25

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный нейроподобный элемент, содержащий блоки умножения, выходы которых соединены с группой суммирующих входов сумматора, группа

30 вычитающих входов которого являются тормозящими входами нвйроподоṫ го элемента, возбуждающие входы которого подключены к первым входам блоков умножения, выход сумматора через формирователь импульсов соединен с выходом нейроподобного элемента, вва даны элементы И, реверсивные счетчики и генератор импульсов, управляющий вход сумматора является дополнительным возбуждающим входом нейроподобного элемента, выход генератора импульсов соединен с вычитающими вхо дами реверсивных счетчиков, выход : каждого реверсивного счетчика подклю чен к второму выходу соответствующег блока умножения, первый вход каждого иэ которых соединен спервым входом соответствующего элемента И, выход которого подключен к суммиру-ющему входу соответствующего реверсивного счетчика, установочные входы реверсивных счетчиковсоединены с установочным входом нейроподобного элемента, выход которого подключе к вторым входам элемента И. На чертеже представлена структурная схема адаптивного нейроподобного элемента. Элемент содержит блоки 1 умножения, в которых устанавливаются синап тические весы, хранящиеся в реверсив ных счетчиках 2, элементы ИЗ, которые управляют суммирующими входами счетчиков 2, генератор 4 импульсов, который управляет вычитающими вxoдa ш счетчиков 2, сумматор 5, формирователь 6 выходного канала, установочный вход f, устанавливающий начальные веса в счетчиках 2, дополнительный воэбуждс1ющий вход 8 и tVi тормозя щих входов. Адаптивный нейроподобный элемент работает следующим образом, t На входы элемента подаются возбуждающие и тормозящие импульсные сигналы от специальных устройств или от других подобных моделей. С и возбуждающих входов сигналы поступают на элементы И 3 и блоки 1, в которых происходит умножение сигналов на определенный передаточный коэффициент. С выходов блоков 1 сигналы поступеиот на сумматор 5, куда также приходят и сигналы с щ тормозящих входов и дополнительного возбуждающего входа 8. Результирующий сигнал с сумматора 5 поступает. на формирователь 6 импул сов. Если выходной сигнал сумматора 5 превосходит уровень срабатывания формирователя 6, то последний формирует выходные импульсы, которые поступают на выход элемента и на элементы И 3. При наличии сигналов на обоих входах элемента И 3 последний подает счетные импульсы на суммирующий вход реверсивного счетчика 2, на вычитающий вход которого иодаются сигналы от генератора 4, которЕой служит для генерирования стирающих импульсов в течение времени работы элемента. Реверсивный счетчик 2 имеет два предельныхсостояния: начальное состояние и состояние насыщения, при достижении которых счет в одном направлении не производится. Кроме того, импульсы от элементов И 3 изменяют значение счетчика 2 в несколько раз больше, чем импульсы от генератора 4, т.е. стирание идет более плавно, чем запись. Третий вход реверсивных счетчиков, 2 служит для установки в начальное (необученное/ положение (вход 7). Свыходов реверсивных счетчиков 2 сигна.лы поступают на блоки 1 и служат для определения величины переходных коэффициентов в каждый момент времени. Вход 8 служит для осуществления вынужденного обучения элемента, когда входных возбуждающих импульсов недостаточно для срабатывания формирователя импульсов. Таким образом, предлагаемый элемент позволяет реализовать функции самообучения, вынужденного обучения и изменения проводимости синапсов с течением времени после обучения, что дает возможность эффективнооего использовать его для работы в сложных вероятностных средах. Использование новых блоков и связей, а также исключение функционально малозначимых блоков в элементе приводит к существенному уменьшению его габаритных характеристик, введение реверсивных счетчиков повышает надежность работы и увеличивает диапазон обучения нейрона. Формула изобретения Адаптивный нейроподобный элемент содеражщий блоки умножения, выходы которых соединены с группой суммирующих входов сумматора, группа вычитающих входов которого является тормоэящими входами нейроподобного элемента, возбуждающие входы которого подключены к первым входам блоков умножения, выход сумматора через формирователь импульсов соединен с выходом нейроподобного элемента, о тличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем реализации процесса самообучения и динамического изменения проводимости сигналов, в него введены элементы И, реверсивные счетчики и генератор импульсов, управляющий вход сумматора является дополнительным возбуждающим входом нейроподобного элемента, выход генератора импульсов соединен с вычитающими входами .реверсивных счетчиков, выход каждого реверсивного счетчика подключей к второму входу соответствующего блока умиожения, первый вход каждого из которых соединен с первым входом соответствующез о элемента И/ выход которого подключен к суммирующему входу соответствующего реверсивного счетчика, ус- ановочные входы реверсивных счетчиков соединены с установочным входом нейроподобного

элемента,выход которого подключен к вторым входам элемента И.

Источники информации,принятые во внимание при эхопвртиэе

1.Авторское свидетельство СССР 696497, кл. G06 G 7/60, 1977.

2.Авторское свидетельстяп ггсР 647699, кл. Q06G 7/60, 1976 Гпротбтнп) .