Устройство для моделирования нервной системы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) И 11 Г 51 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИ ЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТДО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ11 РИ ГКНТ СССР(71) Оренбургский политехнический иститут(56) Авторское свидетельство СССРУ 532110, кл. С 06 О 7/60, 1975.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯНЕРВНОЙ СИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к моделированию нервных сетей и может бытьиспользовано в технической кибернетике, самоорганизующихся системах управляющего воздействия, информационных системах, вычислительной технике,робототехнике. Цель изобретения -1615755 овьппение достоверности моделироваия путем обучения необходимым ответым реакциям. Поставленная цель реаизуется за счет введения в состав звестного устройства дифференцируюЦих цепочек 9, вторых элементов 10 равнения, переключателей 11, второй Изобретение относится к моделироанию нервных сетей и может быть исользовано в технической кибернетике,15 амоорганизующихся системах управляюего воздействия, информационных сисемах, вычислительной технике, рабоотехнике. Цель изобретения - повышение дос"20 оверности моделирования путем обучеия необходимым ответным реакциям.На чертеже представлена функциоальная схема устройства для моделирования нервной системы.Устройство состоит из фотодиодной матрицы 1, каждый выход которой через ну 2 входных воздействий подключен входу одного из каждого ряда обучаемых нейронов 3 первой программйой атриды 4, имеющей также шины 5 и 6оложительного и отрицательного подкрепления, двух сумматоров , первых лемеитов 8 сравнения, дифференвдруюх цепочек 9, вторых элементов 10 35 равнения, переключателей 11, обучаенейронов второй программной матицы 12 с шинами 13, 14 положительно"о и отрицательного. подкрепления, дифференциальных усилителей 15, мани Ьулятора 16, компараторов 17 и блока, 18 эталонных сигналов.Устройство работает в двух режиМах: обучение и самостоятельное функционирование,45В режиме обучения работа устройства следующая,Управляемый орган манипулятора устанавливают в начальное положение 1. Входы второй программной матрицы 12 с помощью переключателя 11 подключают к блоку 18 эталонных сигналов, Подавая эталонные сйгналы, а также положительные и отрицательные подкрепления по шинам 13 и 14 обучают вторую про граммнуюматрицу 12 необходимой ответной реакции. Это обучение можно цловодить последовательно по рядам,программной матрицы 12, блока 18эталонных сигналов, Введение второйпрограммной матрицы 12 позволяет разнообразить количество и сложностьответных реакций по сравнению с известным устройством. 1 ил. если каждый привод манипулятора 16 будет независимым (т.е, приводов будет столько, сколько степеней свободы у управляемого органа манипулятора). Сигналы с обучаемых нейронов второй программной матрицы 12 после суммирования на сумматорах 7 поступают на дифференциальные усилители 15, благодаря которым они не только возрастают по мощности, но и преобретают воэ- можность реверсировать приводы манипулятора 16. После обучения второй программной матрицы 12 необходимой ответной реакции, обучают первую программную матрицу 4, При этом эталонные сигналы поступают как на выходную вторую программную матрицу 12, так и на один из входов компараторов 17. Управляемый орган манипулятора 16 начинает движение, которому обучена вторая программная матрицу 12,позиции 1 управляемого органа маниулятора 16 сигнал должен возникнуть а первом элементе 8 сравнения. сли же первый ряд обучаемых нейроновпервой программной матрицы 4 не обеспечивает этого, то эталонный сигнал опрокидывает первый из компаратоов 17 так, что на его выходе возниает положительное подкрепление, оторое поступает на шину 5 первой программной матрицы 4 и вынуждает обучаемые нейроны 3 вьщать необходи" мый сигнал, Далее по мере движения управляемого органа манипулятора 16талонный сигнал для первого элемента 8 сравнения пропадает, Если же в этот момент первый элемент 8 сравнения выдает сигнал, то послецний опрокидывает компаратор 17 и на его выхо-. де. возникает уже отрицательное подкрепление и поступает на шину 6 первой программной матрицы 4, Таким образом, одновременно с перемещением управляемого органа манипулятора 16 из позиции 1 в позицию 11 компаратоЗаказ 3990 Тираж 560 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 5 161 ры 17 "следят" за соответствием сигнала эталонному сигналу, подавая при необходимости положительные или отрицательные подкрепления на соответствующий ряд обучаемых нейронов 3. Обучение первой программной матрицы 4 проходит до тех пор, пбка сигналы на выходах соответствующих элементов сравнения 8 и 10 не совпадут с. эталонными сигналами, что можно устано вить по нулевому уровню на выходах компараторов 17. Таким образом заканчивается первый этап. В режиме самостоятельного функционирования устройство работает следующим образом. В позиции 1 управляемого органа манипулятора 16 оптический сигнал от последнего поступает в блок 1, который преобразует его в электри,ческий. По шине 2 входного воздействия электрические сигналы поступают во входную матрицу 4. Так как матрица 4 уже обучена, на этот сигнал реагирует только первый ряд обучаемых нейронов 3 и не реагируют все остальные ряды, поэтому в возбужденное состояние приходит первый элемент 8 сравнения, который с помощью обученной матрицы 12 и приводов начинает перемещение управляемого органа манипулятора к позиции 11. Во время этого перемещения переходит в возбужденное состояние второй элемент сравнения, который с помощью матрицы 12 и приводов й заканчивает перемещение управляемого органа в позицию 11. В этой позиции в возбужденное состояние приходит уже первая схема 8 сравнения, а затем и второй элемент .10 сравнения и так далее, Из последней позиции в начальную уйравляемый орган манипулятора 16 переводит последний второй элемент 10 сравнения и все на 5755 6пинается сн;,чала, Устройство такимобразом само собой управляется. Приэтом устройство контролирует как прохождение управляемого органа 16 через5определенные позиции, так и скоростьи направление перемещения.Введение второй программной матрицы 12 обучаемых нейронов позволяетразнообразить количество и сложностьответных реакций по сравнению с известным устройствомВсе это позволяет говорить о большей степени приближения к реальнойнервной системе,Наконец, модельные экспериментына предлагаемом устройстве позволятизучить поведение волн возбужденияна нейронах, которые имеют место20 в живых организмах,Устройство для моделирования нерв" 25 ной системы, включающее первую программную матрицу, состоящую из моделей обучаемого нейрона, с шинамивходньм воздействий, положительногои отрицательного подкреплений, выхо ды которой подсоединены к первым элементам сравнения, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью повышениядостоверности моделирования путемобучения необходимым ответным реакциям, в него введены вторая программная матрица,.переключатель, блокэталонных сигналов и вторые элементысравнения, причем входы второй программной матрицы посредством переклю чателя могут быть подсоединены илик блоку эталонньм сигналов, или квыходу первых и вторых элементовсравнения, а входы вторых элементовсравнения через дифференцирующие эле менты подсоединены к первой программной матрице,