Модель обучаемого нейрона

О СА.Н,И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистицеских Республик(22) Заявлено 30,04,75 (21) 2131185/18-24 с присоединением заявки1) М. Кл.Я Я 066 7/6 осударстаенный иомитеСовета Министров СССРпа делам изобретенийи отнрытий 23) Приоритет43) Опубликовано 05.02 53) УДК 681.335(72) Ав Савин етени 71) Заявите(54) МОДЕЛЬ ОБУЧАЕМОГО НЕЙРО тся к области вычисли жет быть использовадеятельности нервно Изооретение относи тельной техники и мо но при моделировании системы.Известна модель о держащая элементы па менты 11) . Однако эта лированис образования рефлекса. бучаемого неирона, сомяти и пороговые элемодель допускает моде- только положительного Блок памяти 8 содержит тороидальный маг25 нитный сердечник 16, на котором размещенъ Наиболее близким техническим решением к изобретению является модель обучаемого нейрона, которая, как и данная модель, содержит два входных элемента И, первые входы которых подключены через первый формирователь ко входу возбуждения модели, а вторые входы входных элементов И через второй и третий формирователи подключены соответственно ко входам положительного и отрицательного подкрепления модели, и блок памяти, два выхода которого соединены с первыми входами двух в.;одных элемента И 2. Однако эта модель содержит двухпозиционную память, что снижает точности моделирования.Целью изобретения является расширение возможностей моделирования нервных сетей за счет обеспечения накопления сигналов подкрепления. Эта цель достигается тем, что модель ооучаемого нейрона содержит два одновпбратора, входы которых подкгпочены к выходам соответствующих входных элементов И, а выходы подсоединены к соответствующим входам блока памяти. Вторые входы выходных элементовИ соединены с выходом первого формирователя, а их выходы являются соответственно возбуждавшим и тормозящим выходами модели. Блок памяти содержит балансный усилитель и торои- О дальный магнитный сердечник с датчиком Холла в зазоре и двумя обмотками, которые соединены со входами блока памяти. Входы балансного усилителя подключены к датчику Холла, а его выходы являются выходами блока памяти.Функциональная схема модели обучаемогонейрона представлена на чертеже.Модель содержит входные элементы И 1 и 2,формирователи 3 - 5, одновибраторы 6 и 7, блок памяти 8, выходные элементы И 9 и О, вход 20 11 возбуждения, вход 12 положительного подкрепления, вход 13 отрицательного подкрепления, возбуждающий выход 14 и тормозящий выход 15.обмотки 17 и 18, датчик Холла 19 и баланс,ый усилитель 20.Модель работает следуюпгим образом.На каждом входе модели расположены формирователи 3 - 5. Как только сигнал на входе того или другого формирователя достигнет определенного значения, на его выход выдается логическая единица. При одновременном появлении входного воздействия на входе 11 возбуждения модели и сигнала на входе 2 положительного подкрепления модели срабатывают формирователи 3 и 4. Единичные сигналы с выходов этих формирователей поступают на входы элемента И 1, который регистрирует одновременное появление входного воздействия и положительного подкрепляющего сигнала и подает единичный уровень напряжения на вход одновибратора 6. Одновибратор 6 срабатывает, и обмотка 17 подмагничивает сердечник 16 блока памяти 8 на шаг в положительную сторону. Длительность импульса одновибраторов 6 и 7 выбрана так, что сердечник 16 перемагничивается лишь частично. Каждое следующее совпадение входного воздействия и положительного подкрепляюшего сигнала приводит к даль. нейшему подмагничиванию сердечника 16 в положительную сторону.Таким образом, происходит закрепление положительного условного рефлекса и подавление отрицательного условного рефлекса, если он был до этого образован.При одновременном появлении входного воздействия на входе 11 возбуждения модели и сигнала на входе 13 отрицательного подкрепления модели срабатывают формирователи 3 и 5, подавая единичные уровни напряжения на входы элемента И 2. Логическая единица с выхода элемента И 2 возбуждает одновибратор 7. При этом обмотка 18 подмагничивает сердечник 16 блока памяти 8 на шаг в отрицательную сторону.Таким образом, многократное совпадение входного воздействия и отрицательного подкрепляюшего сигнала приводит к угасанию положительного условного рефлекса, если он был до этого образован, и закреплению отрицательного условного рефлекса.Для регистрации величины и знака намагниченности тороидального сердечника 16 использован датчик Холла 19, который помецен в зазор сердечника6,Сигнал, снимаемый с холловскпх контактов датчика 19, поступает на вход балансного усилителя 20, выходы которого связаны со входами элементов И 9 и 10. При появлении сигнала на входе 11 возбуждения модели формирователь 3 подает разрецаюший сигнал на входы элементов И 9 и О. В зависимости от знака содержимого блока памяти 8 срабатывает элемент И 9 или элемент ИО, соответственно выходной сигнал появляется на выходе 14 или 15. При этом величина и знак сигнала на выходах модели зависят только от величины и знака содержимого блока памяти 8 и не зависят от величины входного воздействия,Модель обучаемого нейрона позволяет моделировать процесс образования условного рефлекса с получением на выходе возбуждаюших сигналов и тормозящих сигналов необходимой величины, что расширяет логические возможности и увеличивает точность и гибкость моделирования. форщ га изобретения201. Модель обучаемого нейрона, содержацаядва входных элемента И, первые входы которыхподключены через первый формирователь ковходу возбуждения модели, а вторые входывходных элементов И через второй и третий25 формирователи подключены соответственно ковходам положительного и отрицательного подкрепления модели, и блок памяти, два выходакоторого соединены с первыми входами двухвыходных элементов И, отличающаяся тем, что,ЗОс целью расширения возможностей моделирования нервных сеей за счет обеспечения накопления сигналов подкрепления, она содержитдва одновибратора, входы которых подключенык выходам соответствующих входных элементовИ, а выходы подсоединены к соответствующимМ входам блока памяти; вторые входы выходныхэлементов И соединены с выходом первого формирователя, а их выходы являются соответственно возбуждавшим и тормозяшим выходамимодели.2. Модель по п. 1, отличающаяся тем, чтоблок памяти содержит балансный усилитель итороидальный магнитный сердечник с датчикомХолла в зазоре и двумя обмотками, которыесоединены со входами блока памяти; входыбалансного усилителя подключены к датчику45 Холла, а его выходы являются выходами блокапамяти.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Крайзмер Л. Г 1., Сочивко В. П. БионикаМ., 1968, с. 77,2 Авторское свидетельство СССР М 222028,кл. Сг 06 Сг 7/60, 1966.5918 Сост а витель Г. Соро нинехред О. Луговая Корректор Д. Мельниченко ираж ЯД 6 Подпис ное АНИИПИ Государ по д 3035, М Филиал ПППтвенного коми лам изобрет сква, Ж, Патент, г. дактор Л. Утехинак аз 594/43 ета Совета Министров СССий н открытийаугвская наб. д. 4/5жгород, ул. Пооектнэя, 4