Устройство для моделирования нейрона

Союз Советских Социалистических Республиквидетельства Ло Зависимое от автЗаявлено 01.Х 11.19с присоединениемПриоритет(Лое 1200140/18-24) вки 3 е Комитет по делам изобретений и открыт при Совете Министро СССРМП 1 С 06 д 7/6 Д 1 681.337.001,5 :616.8(088,8) Ъе 19 Опубликовано ОЗ.Ъ 1, 970, Бюллетен Дата опубликования он 20 Л 1111.1 Авторыизобретения М Шквар, А. И. Шевченко, А. Д. Ря Ю, Л. Рябыкин и О. А. Н вское высшее инженерно-авиационн военно-воздушных сиИ, Иванов,инин живо военное училище аявитель РОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА гель формнрова гель - клеммы питания,Устройство относится к вычислительной технике.Известны устройства для моделирования нейрона, содержащие соединенные между собой пространственно-временной сумматор входных сигналов, пороговый элемент, генератор импульсов, дифференцирующую ячейку и усилитель-формирователь выходных импульсов.Предложенное устройство отличается тем, что пространственно-временной сумматор входных сигналов содержит два конденсатора, соединенные соответственно со входами Включено и Выключено и через диод и инвертор подключенные к входу генератора импульсов, а усилитель-формирователь выходных импульсов содержит зашунтированный копденсатором газоразрядный прибор с ЯС-цепочкой в катодной цепи, поджигающий электрод которого присоединен к выходу диффсрснцирующей ячейки.Это позволяет повысить достоверность моделирования основных функциональнь свойств биологического нейрона.Принципиальная схема устройства приведена на чертеже, где обозначено: 1 - вход типа Выключено, 2 - вход тормозящий, 3 вход возбуждающий, 4 - вход типа Включено, 5 - пространственно-временной сумматор входных сигналов, б - пороговый элемент, 7 - генератор импульсов, 8 - дифферепцпрующая ячейка, 9 - усилявыходных импульсов, 1011 - выход.На входы устройства поступают сигналы в 5 виде совокупности отрицательных пикообразных импульсов от других моделей нейронов или рецепторов. Возбуждающие сигналы по входу 3 поступают через диод 12 на интегрирующий конденсатор 13 сумматора 5, а тормо зящпе сигналы по входу 2 поступают на него через ннвертор 14. Для имитации эффектов Включено и Выключено на входы 1 и 4 включены дополнительные конденсаторы 15 и 1 б. Сумма входных сигналов и сигналов интс грирующего конденсатора 13 сумматора 5 поступает на базу первого полупроводникового триода 17, ждущего мультнвибратора генератора импульсов 7 и управляет изменением его частоты. Поскольку база триода 17 подсосди кена и к подвижному контакту потенцнометра 18 порогового элемента б, то перемещение этого подвижного контакта тоже вызывает изменение частоты ждущего мультивибратора генератора импульсов 7 и, следовательно, осу ществляется непрерывное изменение порогачувствительности модели нейрона в широких пределах от бесконечности (режим полной нечувствительности) до минимального значения (режим максимальной чувствительности с преч 0 дельной частотой, определяемой периодом рефшогра 4 п я, пр. Сапунова,рактерности модели аксонного холмика, равной 1000 гтрк).Если сумма возбуждающих входных сигналов меньше установленного порога чувствительности, то на выходе ждущего мультивибратора генератора 7 импульсов не будет 1 модсль нейрона не возоуждепа), При надпороговом возбуждении модели нейрона, когда сумма возбуждающих входных сигналов превышает порог чувствительности, ждущий мульт- вибратор генератора импульсов 7 осушествляет преобразование накапливаемой на конденсаторе 13 сумматора 5 суммы возблкдающих входных сигналов в частоту выходной импульсации генератора импульсов 7 подобно аксонному холмику биологического нейрона.Импульсы напряжения с коллектора второго полупроводникового триода 17 а ждущего мультивибратора генератора импульсов 7 через дифференцирующую ячейку 8 подаются на поджигающий электрод газоразрядного прибо ра 19 с ЯС-цепочкой 20 - 21 в катодной цепи усилителя-формирователя 9, При каждом импульсе на выходе дифференцпрующей ячейки 8 сопротивление газоразрядного прибора падает до нуля и на выходе усилителя-формирователя 9 образуется отрицательный пикообразный импульс с амплитудой порядка 110 в, Одновременно через газоразрядный прибор разряжается параллельный ему конденсатор и, когда напряжение на нем падает до напряжения гашения, газоразрядный прибор гаснет, Во время паузы между импульсами происходит заряд этого конденсатора, постоянная временп которого моделирует период рсфрактсрности мембраны биологического псйрона.Газоразрядный прибор попутно осущесгвляет и световую индикацию степени возбуждспия 5 нейрона. Для питания устройства необходимодин маломощный источник постоянного тока напряжением 115 в.Световые излучения газоразрядного приборас помощью полупроводниковых фотодиочов 10 могут быпгь использованы для световой связиэлекгрически изолированных моделей нейронов между собой. Предмет изобретения15 Устройство для моделирования нейрона, с- держащее соединенные между собой пространственно-временной сумматор входных сигналов, пороговый элемент, генератор импульсов,дифференцирующую ячейку и усилитель-фор 20 мирователь выходных импульсов, от,га нюспееся тем, что, с целью повышения достоверности моделирования основных функциональных свойств биологического нейрона, в пемпространственно-временной сумматор вход 25 ных сигналов содержит два конденсатора, соединенные соответственно со входами Включено и Выключено и через диод и инвергорподключенные ко входу генератора импульсэл,а усилитель-формирователь выходных имп;льЗ 0 сов содержит зашунтированный конденсаторомгазоразрядный прибор с ЯС-цепочкой в катодной цепи, поджигающий электрод которогоприсоединен к выходу дифференцирующейячейки,