Логический нейроподобный элемент

(51) 5 С 06 С 7/60 ТЕН СТ КОМУ СВИД А во ССС 1979. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО(71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им, Серго Орджоникидзе (72) Б.Г. Ильясов, А.В. СавельевА.А. Колесников(54) ЛОГИЧЕСИ 1 Р НЕИРОПОЛОБНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и нейробионики и может быть использова но для исследования функционирования нейронов спинальных ганглиев, а также как функциональный элемент в системах искусственного интеллекта. Цель изобретения - повышение достоверностимоделирования путем воспроизведениялогических свойств нейронов спинальных ганглиев. Поставленная цель реализуется эа счет введения в составизвестного устройства второго 7 итретьего 8 сумматоров, компаратора11, ключа 12, времяэадающего элемента13. Г)редложенный логический нейроподобный элемент избирательно реагируетна соотношение степени активизациисигналов, связанных с ниэкопороговыми и высокопороговыми рецепторами,что характерно для конвергентных нейронов спинальных ганглиев, отвечаяна раздражения спайками обычной иувеличенной длительности.ил.Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и нейробионике и может быть использовано для исследования функционирования нейронов спинальных ганглиев, также как функциональньп элемент в системах искусственного интеллекта.Пель изобретения - повышение достоверности моделирования путем вос произведения логических свойств нейронов спинальных ганглиев.Устройство работает следующим образом.На входы, связанные с блоками 1 и 2 моделирования низкопороговых и высокопороговых рецепторов, которые (как те, так и другие) могут быть как возбуждающими, так и тормозящими, поступают входные импульсные последовательности в зависимости от порядка активации соответствующих рецепторов. Последовательности входных импульсов проходят через формирователи 3, в которых формируется стандартная форма 25 импульсов, и поступаюг на преобразователи 4 частоты в напряжение, из которых, преобразовавшись в напряжение, поступают на блоки 5 задания весовых коэффициентов, осуществляющие масштабирование по амплитуде в соответствии с весом каждого синаптического контакта и по знаку в соответствии с типом синапса (возбуждающий или тормозяший). С выходов блоков 5 сигналы поступают на входы пер 35 вого сумматора 6, осуществляющего алгебраическое суммирование сигналов по всем синапсам аналогично известным устройствам, а на входы второго 40 сумматора 7 только те сигналы, которые соответствуют сигналам низкопороговых рецепторов, и на входы сумматора 8 те сигналы, с выходов блоков 5, которые соответствуют сигна 45 лам высокопороговых рецепторов. Сумматоры 7 и 8 осуществляют алгебраическое суммирование поступаощих на них сигналов в соответствии с их знаками, Суммарньк сигнал от всех синаптических входов и с выхода сумматора50 6 поступает на вход Функционального преобразователя 9 с трапецеидальной амплитудой характеристикой вход- выход. В случае превышения его порога на выходе последнего появляется напряжение в соответствии с характеристикой преобразователя 9, что приводит к генерации импульсной последовательности преобразователем 10напряжения в частоту. Одновременнос этим на первый и второй входы компаратора 11 поступают сигналы с выходов сумматоров 7 и 8. Если сигналс выхода сумматора 7 ниэкопороговых рецепторов больше сигнала с выхода сумматора 8 высокопороговых рецепторов, что соответствует либо большему числу активированных блоков 1,чем блоков 2, либо большой интенсивности входных сигналов, поступающихс низкопороговых рецепторов, то навыходе компаратора 11 присутствуетсигнал "0", в результате чего ключ12 разомкнут и преобразователь 10 напряжения в частоту, если суммарноенапряжение с выхода сумматора 6 вышепорогового, генерирует импульсы обычной длительности аналогично устройству-прототипу.Если суммарный сигнал с выходасумматора 8 низкопороговых рецепторовпревышает величину сигнала с выходасумматора 7 высокопороговых рецепторов, что соответствует либо большему числу активированных рецепторов,поскольку имеется либо большеактивированных возбуждающих блоков2, чем возбуждающих блоков 1, либобольше интенсивность выходных сигналов, поступающих с высокопорогопихрецепторов, то на выходе компаратора11 появляется сигнал " 1", переключающий ключ 12 в замкнутое состояние, в результате чего к второму входупреобразователя 10 напряжения в частоту подключается времязадающая цепь13, включаемая параллельно с имеющейся внутренней времязадающей цепьюпреобразователя 10, определяющей длительность генерируемого импульса. Всвязи с этим длительность генерируемого преобразователя 10 импульса изменяется, те, увеличивается и еслинапряжение с выхода сумматора 6 попрежнему превышает порог преобразователя 10 напряжения в частоту, тона выходе 1 ч устройства наблюдаетсяпоследовательность импульсов частотой,по-прежнему пропорциональной напряжению с выхода сумматора 6,. но длительностью каждого импульса большедлительности при преобладающей активации блоков 1, связанных с низкопороговыми рецепторами,Таким образом, предложенньп логический нейроподобный элемент иэбиСоставитель А. СапкоТехред Л,Олийнык Корректор Н.Ревская Редактор Л. Пчолинская Заказ 1351 Подписное Тираж 394 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д, 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород ул. Гагарин 4, 101 рательно реагирует на соотношение степени активации синапсов, связанных с низкопороговыми и высокопороговцми рецепторами, что характерно, в частности, для конвергентных нейронов спинальных ганглиев, отвечая при этом спайками обычной и увеличенной длительности. При этом осуществляется кодирование рисунка возбужденных синапсов.Предложенное устройство реализует нетривиальную логику переключения длительности спайка, так как порогом переключения компаратора 11 для сигнала с выхода сумматора 7 является выходной сигнал с выхода сумматора 8 и обратно, порог переключения динамически изменяется во времени, как и входной сигнал,Формула изобретенияЛогический нейроподобный элемент, содержащий блоки моделирования вькокопороговых и низкопороговых рецепторов, состоящих из дормирователей входных сигналов, входы которых являются входами устройства, последовательно соединенньм с дьормнроватслями преобразователя частоты в напряжение, и блоков задания весовых коэйФициентов, выходы которых являются выходамн блоков моделирования высоко 59756порогевьх и нпзкопорэгозых рецепторови соединены : входом аниматора, Функционал. ный преобразова",ель с трапецеидальной характеристикой вход которого соединен с выходом сумматора,преобразователь напряжения в частсту, вход которого соединен с выходомФункционального преобразователя, а 10 вьгкод является выходом устройства,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения достоверности моделирования путем воспроизведениялогических свойств неронов спиналь 15 ных ганглиев, в него введены компаратэр, ключ, времязадающий эпемент,второй н третий многовходоьые суммагоры, число входов которых в суммеравно числу синаптических входе 20 устройства, причем входы вгорого сумматора соединены с вьмодами блоковмоделирования низкопороговых рецепторов, входы третьего сумматора соединены с вьмодами блоков моделирова ния нысокопороговых рецепторов, выходы второго и третьего сумматоровсоединены с входами компаратора выход которого соединен . Управляющимвходом ключа, второй вход которого 30 соединен с выходом времязадающегоэлемента, а выход - с вторыми входами преобразователя напряжения в частоту.