Устройство для моделирования нейрона

О ".С"Н- И Е 1 5 694873 Союз Советских Социалистических Республикпо делам нзабретений н открытий(45) Дата опубликования описания 30.10.7 Э(71) Заявитель И, М. Цыгельный ц В, Л. Кузнецова Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт радиоэлектронной медицинской аппаратуры(54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНАИзобретение относится к области моделирования биологических процессов и предназначено для построения нейронных сетей, а также может быть использовано в системах управления и в вычислительной технике.Известна модель нейрона 11, содержащая интеграторы, сумматоры, инвертор и преобразователь.Недостаток этого устройства заключается в присущей всем аналоговым устройствам значительной погрешности переработки информации, приводящей к потерям информации. Кроме того, применение емкости в качестве накопительного элемента делает затруднительным изготовление устройства в монолитном исполнении и затрудняет массовое производство.Наиболее близким техничсским решением к изобретению является модель формального нейрона Г 2, содержащая первую группу управляемых генераторов, выходы которых подклОчсны к входам первого сумматора, и счетчик, выход которого соединен с входом генератора выходных импульсов, выходом подключенного к управл 5 пощсму входу счетчика. Кроме этого, модель содерткит логический блок, выполняющий логарифмическую функцию.К недостаткам данного устройства относятся неадекватная переработка возбуждающих и тормозных сигналов, что нс соответствует естественному нейрону, а также зависимость выходного сигнала от длительности входного импульса, приводящая к увеличению погрешности переработки ццформаццц в устройстве. В результате арактерцстцкоц, на которую реагирует устройство, является не частота импульсов, а О цх скважцость, что не соответствует сстсствсцному аналогу.Цель изобретения - повышение точностимоделирования информационных свойств нейрона путем приближения его свойств к 5 свойствам сстсствсцного аналога.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство, содержащее первую группу управляемых генераторов, выходы которых подключены к входам псрвого сумматора, 20 и счетчик, гыход которого соедццсц с модом генератора Выходных импульсов, Выходом подк:по киного к управляющему входу счетчика, ВВсдсцы две группы модных одцовцооаторов, вторая группа управ;) л 51 с".:ых гс 1 сраторОВ, Втор 011 сммтОр, рс.В.рсВпый счетчик и Выходной одновцбратор, Выход 1 СОГОр 010 5 В,яеГС 51 Выходом 5 Стрсйства. Вход выходного одцовцбратора подкло Сп к Выходу генератора выходных 30:1 м пульсов, в ходы входных одновц бр аторо впервой группы являются возбужда)ощимивходамп устройства, Выходы Входнь;х одновибраторов первой группы соедин ны свходами управляемых генераторов первойгруппы, входы входных одновибра тороввторой группы слусжат тормозными ходами устройства. Выходы Входных одповибраторов второй группы подключены и входам управляемых генераторов второй группы, выходы которых соединены с входамивторого сумматора, выходом подключенного к вычитающсму входу реверсивногосчетчика, выход которого соединен с входом счетчика. Выход первого сумматораподключен к суммирующему входу реверсивного счетчика.На чертеже приведена структурна;: схема устройства.Устройство содержит капал 1 возбуждающих сигналов и канал 2 тормозных спгпалов, реверсивнып счетчик 3, си;тп)к 4 гсг)нератор О выходных импульсои, выходнойодновибратор 6,Каналы 1 и 2 состоят из двух групп входных одновибраторов 7 - 8 и 9 - 10, и рвой :5группы управляемых генераторов 11 - 12 ивторой группы управляемых генераторов 13 - 14, первого 15 и второго 16 сумматоров.Устройство работает следующим образом,На входы одновибраторов 7 - 10 поступают импульсные последовательности, импульсы в которых стандартизуются одновибраторами по длительности, Последова- ;5)тсльности стандартизованных импульсовподаются па входы гснсрагоров 11 - 14, которые генерируют тактовые импульсы более Высокой соты. 1 Л)ГСГш)ость БьХодного импульса одповибратора подоирастся Ократной периоду следования тактоьп 1 х импульсов, что:1 озволяет избавиться от погрешности квантования. 1 астота такоиыхимпульсов каждого генератора завис)пТсК)КС ОГ ВССс СООВЕТС 1 ВУОЩЕГО БХОДа, 1 с 1- 5ким образом, количество импульсов за да 1 ный отрезок гремени пропорционально частоте входной последовательности, а коэффициент пропорциональности учитываетвес входа. ,)0С выходов генераторов 11 - 14 пачки тактовых импульсов поступа)от па соответствующий сумматор 15 (16). Просу)1:5 грованныс сигналы с выходов сумматоров проходят па соответствующие входы реверспвно дГО С)1 СТЧПКс 3, ПрПЧЕМ СПГЧаЛЫ С ВЬ 1 ХОда Ес 1 ПсЛс 1 1 ПОСтунс 110 Т На Пр 51 МОй и.);Од, с 1 СПГПаЛЫ С ЬЧХода КанаЛа 2 - Па ПНВГ)рСПЫП, 1 с 3 ность импульсов попадает на вход счетчика 4, который вмсстс с генератором 5 осу- дщсствляст пересчет импульсов, Выходнойодновибратор 6 производит стандарпзацию выходных импульсов по длительности и амплитуде.Введение новых блоков и связей между ними обеспечивает устранение зависимости выходного сигнала от длительности входных импульсов, что значительно уменьшает погрешность переработки информации. Стандс 1 р 1 пзац 51 входных и ВыходноГО сиГ- пало позволяет гак)кс использовать устройство при построении сетей наряду с аналоговыми моделямп нейронов и строить сети, содержащие тс н другие устройства для моделирования нейронов.Кроме того, введение дополнительного канала тормозных сигналов, а также реверсивного счетчика дает возможность получить адекватное воздейсгвие на выходной сшпал возбу)кд;11 ощих и тормозящих входных сигналов, чго сущсствшшо повышает точпосгь моделирования периной системы,Ф 0 Р) М ) Г 1 с П 3 0 О Р С Т Е П П 51Устройстио Для моделирования нейрона, содержащее перу)о группу управляемых генераторов, Бходы которых подклочены к Входам: сриого сумхаОра, и с 1 етчик, выход которого соединен с Входом генератора выходных импульсов, выход которого подкл 1 очсп к управляющему входу счст 1 ика, отл 1:чающееся тем, что, с целью повыше 51 10:ности моделирования, в него Бвсдспы ди группы входных одновибраторов, торая группа управляемых генераторов, Бт)ро 1 сумматор, реверсиный счетчик и иыхо,Ной одпоипбратор, выход которого 51 ЛЯСТС 51 ВЫХОДОМ УСРОЙСТс 1, ВХОД ВЫХОДНОГО Одноибратора подкл 10 чсн к Выходм ГСПСрс 1 ГОрс 1 ВЫХОДНЫХ П.)ПулЬСОВ, и:) ОДЫ входных одноииораторои первой группы являю гся возбуждающими входамп устройсБа иы.)Оды Входных ОдпОВИОрагорОВ псрВОй ГРУППЫ СОСДИНСНЫ С ВходаМИ УПРсВЛ 51- смых 1 срапгорои первой группы, Вход,1 входных ОДН 03 браторои тороп группы яи;5110 ТС 51 ТО) )ОЗП 113 П ХОа МИ УСГРОЙСТВа, выходы ходых одоипбраторои второй ГРМГП 11 ПОДКЛОС 1111 К ВХОДМ ЪПРсВЛ 51 С 1 ЫХ генераторов второй группы, выходы которых соединены с Бходамп второго сумматора, выход которого подключен к вычитающсму входу реверсивного счет)пка, иы.ход которого сосд)шен с входом счетчика, выход первого су:1 матора подключен к суммирующем; входу рсисрспипого счетчикаИсточники информации,пр 1;Н 5 Гс О иним апис пр экспсртгЗе 1. Авторское свидстельс го СССР283700, кл,06 С 7/60, 1969.2. Агорское свидетельство СССР437103, кл. С 06 С) /60, 1973 (прототип).Составитель Л. ЯцковРедактор И. Грузова Техред А. Камышникова Корректор Р. БерковичЗаказ 2521/17 Изд. Мо 623 Тираж 780 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2