Устройство для моделирования нейрона

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН Ия К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл, С 06 (Ъ 7/60 Государственный нвмнт СССР по делам изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано 15.03.79,Бюллетень10 53) УДК 616.8- 091 81 (088.8) та опубликования описания 18,03,7(71) Заявите 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОН асти киберелирования живых оргаИзобретение относится к о нетики и предназначено для м деятельности нервной системы низмов. Известны модели нейронов Ц,2), моделирующие отдельные эффекты, наблюдаемые при работе нервных клеток, однако эти уст- ройства не позволяют воспроизвести с достаточной точностью процесс образования сложных условных рефлексов и опознавания различных объектов.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство 3), содержащее пороговые элементы, входыпервого и второго из которых соединены соответственно с возбуждаюгцим входом и входом положительного подкрепления устройства, а выход третьего - с выходомвозбуждающих сигналов устройства, логические элементы И, инвертор и узел памяти.Недостатком известного технического ,решения являе"ся низкая точность моделирования условного рефлекса,Целью изобретения является увеличение точности моделирования процесса образования условного рефлекса,Это достигается тем, что предлагаемоеустройство содержит два одновибратора, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго логического элемента И, и балансный усилитель, выход которого соединен с входом третьего порогового элемента, узел памяти выполнен в ви де магнитного: сердечника с двумя обмотками, подключенными к выходам одновибратора, и датчика Холла, помещенного в зазор магнитного сердечника и;соединенного с входами балаисного усилителя, входы первого 1" логического элемента И подключены к выходам первого и второго пороговых элементов, входы второго логического элемента И к выходам инвертора и второго порогового элемента, а входы третьего логического 15 элемента И - к выходам инвертора и третьего порогового элемента.На чертеже представлена блок-схемаописываемого устройства с возбуждающим входом 1, входом 2 положительного подкрепления, выходом 3 возбуждающих сигналов и выходом 4 тормозящих сигналов.На входах имеются пороговые элементы 5 и 6; Устройство также содержит инвертор 7, логические элементы И 8 и 9, одновибраторы1 О 15 2 О 25 зо 35 Формула изобретения 45 50 55 1 О и 11, тороидальный магнитный сердечник 12 с зазором, в который помещен датчик 13 Холла. На сердечнике 12 размещены обмотки: обмотка 14 служит для перемагничивания сердечника,в положительную сторону, а обмотка 15 перемагничивяет сердечник в отрицательную сторону, Балансный усилитель 16 постоянного. тока с симметричным входом и несимметричным выходом служит для усиления сигнала датчика 13 Холла. Выходные сигналы модели поступают с порогового элемента 17 и логического элемента И 18.Сердечник 12 с обмотками 14 и 15 с датчи- ком 13 Холла входит в состав узла 19памяти.Устройство работает следующим образом.На входах имеются пороговые элементы 5 и 6, Как только сигнал на входе достигает некоторого определенного значения, пороговый элемент срабатывает и на его выходе появляется логическая единица. При появлениисигналов на возбуждающем входе 1 и входе 2 положительного подкрепления срабатывают пороговые элементы 5 и 6. Единичные сигналы с выходов этих пороговыхэлементов поступают на логический элемент И 8,который регистрирует одновременное появление возбуждающего сигнала и положительного подкрепляющего сигнала и подает единичный уровень напряжения на вход одновибратора 1 О. Одцовибратор 1 О выдает импульс, и обмотка 14 подмагничивает сердечник на шаг в положительную сторону.Длительность импульса одновибраторов 10 и 11 выбрана так, что сердечник 12 перемаг.-" -ничивается лишь частично. Каждое следующее совпадение возбуждающего и положительного подкрепляющего сигналов приводит к дальнейшему подмагничивацию сердечника 12 в положительную сторону.Таким образом, происходит выделениеи закрепление одного из нескольких наиболее существенных признаков опознаваемого объекта. При воздействии только на входе положительного подкрепления срабатывает пороговый элемент 6, и логическая единица поступает на второй вход логического элемента И 9. Так как на входе 1 сигнал отсутству. ет, с выхода инвертора 7 снимается единичный уровень напряжения, который подается на первый вход логического элемента И 9. Логическая единица с выхода логического элемента И 9 возбуждает одновибратор. 11, при этом обмотка 15 подмагничивает сердечник 12 на шаг в отрицательную сторону.Таким образом, если данный признак опознаваемого объекта является случайным, встречается редко или це встречается вообще, после обучения содержимое памяти становится отрицательным.Для регистрации величины и знака намагниченности тороидального сердечника 12 используется датчик 13 Холла, который помещен в зазор сердечника 12.Сигнал, снимаемый с холловских контактов датчика 13, поступает на симметричный вход балансного усилителя 16 постоянного тока, я несимметричный выход этого усилителя связан со входом порогового элемента 17, регистрирующего положительное содержимое памяти.При положительном содержимом памяти ца несимметричном выходе бялацсного усилителя 16 постоянного тока появляется усиленный сигнал датчика 13 Холла. Пороговый элемент 17 срабатывает и выдает единичный уровень напряжения на выход 3 возбуждающих сигналов и ца второй вход логического элемента И 8.Первый вход логического элемента И 18 связан с выходом инвертора 7 Если содер- жимое памяти положительно, а сигнал на возбуждающем входе 1 отсутствует, с логического элемента И 18 на выход 4 выдается тормозящий сигнал, который исчезает при появлении ця входе 1 возбуждающего сигнала.При отрицательном содержимом памяти на выход порогового элемента 7 выдается логический ноль, что приводит к исчезновению сигналов на выходе 3 возоуждающих сигналов и выходе 4 тормозящих сигцалов.Преимущество предлагаемого устройства по отношению к известным устройствам состоит в том, что степень закрепления запоминаемого признака опознаваемого объекта зависит от вероятности его появления, поэтому все случайные и несущественные признаки не запоминаются, что позволяет при обучении выделять и закреплять только наиболее существенные признаки объекта или какой-либо ситуации,Устройство для моделирования нейрона, содержащее пороговые элементы, входы первого и второго из которых соединены соответственно с возбуждающим входом и входом положительного подкрепления устройства; а выход третьего - с выходом возбуж: дающих сигналов устройства, логические элементы И, инвертор и узел памяти, отлинаюиееся тем, что, с целью увеличения точ. ности моделирования процесса образования условного рефлекса, оно содержит два одновибратора, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго логического элемента И, и балансный усилитель, выход которого соединен с входом третьего порогового элемента, узел памяти выполнен в виде магнитного сердечника с двумя обмотками, подключенными к выходам одновибраторов, и датчика Холла, помещенного в зазор магнитного сердечника652575 Составитель В. КиселТехред О. ЛуговаяТираж 779 Редактор С. ХейфицЗаказ 063/47 Корректор Подписное Мель ниче го комитета СССР ий и открытийаушская наб., д. 4/5 жгород, ул. Проектна и соединенного с входами балансного усилителя, входы первого логического элемента И подключены к выходам первого и второго пороговых элементов, входы второго логического элемента И - к выходам инвертора 5 и второго порогового элемента, а входы третьего логического элемента И - к выходам инвертора и третьего порогового элемента. ЦНИИПИ Государственнопо делам изобретен3035, Москва, Ж.35, Р илиал ППП Патент, г. У Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР211168, М.кл. Ст 06 Ст 7/601966.2. Крайзмер г 1. П., Сочивко В, П, Бионика, М., 1968, с. 77,3. Авторское свидетельство СССР222028, М.кл. Ст 06 б 7/60, 1966,