Устройство для моделирования нейрона

аю делам кзебретеанй и еткрыткй(5 З) УДК,681, .333(088,8 ) Дата опубликования описания 10.07.80 В, Л, Кузнецова, И. М. Цыгельный и В. Л. Кузьменко(72) Авторы , изобретения Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторскийинститут радиоэлектронной медицинской аппаратуры(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕ ЙРОНА1Изобретение предназначено для использования в биофиэических и биокибернетических исследованиях, в частности для построения нейронных сетей, а также в вычислительной технике, в системах распознавания образов и в системах управления, в частности, в системах сжатия данных.Известно устройство для моделирования нейрона 13, содержащее источники входных импульсов, сумматор, выход ко .торого через последовательно соединенные схему сравнения и преобразователь напряжения в частоту подключен к формирователю выходных импульсов,Недостатком этого устройства является его сравнительно .низкая точность.Наиболее близким к изобретению тех ническим решением является устройство для моделирования нейрона 21, содержащее сумматор, выход которого через последовательно соединенные первую схему сравнения и преобразователь напряжения в частоту подключен к формирова 2телю выходных импульсов, тт. возбуждающих и ю. тормозных каналов, каждый иэкоторых содержит источник входных импульсов, выход которого подключен ковходу первого преобразователя частоты внапряжение данного канала,У этого устройства недостаточная точность моделирования,Цель изобретения - повышение точности моделирования.1 ОУкаэанная цель достигается тем, чтов известное устройство для моделирования нейрона в каждый канал введены элемент задержки, второй преобразователь5частоты в напряжение, вторые схемы сравнения и ключ, выходы ключей тт, возбуждающих каналов подключены к первомувходу сумматора, второй вход которогосоединен с выходами ключей .м тормозных каналов, выход источника входныхимпульсов каждого канала через последовательно соединенные элемент задержкии второй преобразователь частоты в напряжение подключен к первому входу7465 10 15 3второй схемы сравнения этого канала,выход которой соединен с первым входомключа, второй входксторого подключенк выходу первого преобразователя частотыв напряжение, выход которого срединен5со вторым входом второй схемы сравнения.На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства для моделирования нейрона, на фиг. 2 - графики, поясняющиеработу ус гройства.Устройство содержит первые преобразователи частоты в напряжение 1, элементы задержки 2, вторые преобразователи частоты в напряжение 3, вторыесхемы сравнения 4, ключи 5, сумматор6, первую схему сравнения 7 преобразователь напряжения в частоту 8, формирователь выходных импульсов 9.Устройство работает следующим образом,На один из входов канала возбуждения поступает последовательность импульсов с частотой следования 1 . Преобразователь 1 преобразует последовательность импульсов в напряжение, значениекоторого меняется пропорционально частоте 1 входных импульсов. Одновременновходная последовательность импульсовпоступает в элемент задержки 2 и с эадержкой на время- на преобразователь 3. После этого выходные напряжения преобразователей 1 и 3 сравниваются схемой сравнения 4. При равенствеэтих напряжений схема сравнения 4 вырабатывает импульс, закрывающий ключ 5,и напряжение с преобразователя 1 непоступает на сумматор б. В случае отличия напряжений на входах схемы сравнения 4 ключ 5 остается в открытом 40состоянии, и сигнал поступает на неинвертирующий вход сумматора 6.Аналогично происходит переработкаимпульсной последовательности, поступающей на входы канала торможения, но сигнал с ключей 5 поступаетна ийвефтщую.ший вход сумматора 6,Выходное напряжение сумматора 6 через схему сравнения 7 управляет частотой преобразователя 8, Затем импульсы 50с частотой г пропорциональной напряже 1нию управления преобразователем 8,поступают на формирователь 9 выходныхимпульсов.Таким образом, при отсутствии на 55входах устройства последовательностиимпульсов на выходе оказывается после-,довательность с частотой фоновой актив 94 4ности Р (фиг. 2 а), Нмпульсы фоновой активности на фиг. 2 обозначены штриховыми линиями. При наличии на любом извходов последовательности импульсов,показанной на фиг, 2 б, с изменяющейсячастотой, на выходе устройства последовательность импульсов, отличная отфоновой активности, оказывается тольков промежутки времени С от начала изменения частоты (фиг, 2 в), На фиг. 2 г показана та же последовательность при отсутствии фоновой активности.Введение схем сравнения 4 и элементов задержки 2 обусловливает,тот факт,что устройство реагирует изменениемчастоты фоновой активности Р на выхо 1де только на новые входные импульсныепоследовательности,Применение подобных устройств позволяет расширить ассортимент моделейнервных клеток, используемых при составлении нейронных сетей. Это существенно повысит точность моделированияфункций организма, например, зрения,обоняния и т. п.формула изобретенияУстройство для моделирования нейрона, содержащее сумматор, выход которого через последовательно соединенные первую схему .сравнения и преобразователь напряжения в частоту подключен к формирователю выходных импульсов, и. возбуждаюших и м 1 тормозных каналов, каждый из которых содержит источник входных импульсов, выход которого подключен ко входу первого преобразователя частоты в напряжение данного канала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в каждый канал введены элементы задержки, второй преобразователь частоты в напряжение, вторая схема сравнения и ключ, выходы ключей и. возбуждающих каналов подключены к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходами ключей М тормозных каналсв, выход источника входных импульсов каждого канала через последовательно соединенные элемент задержки и второй преобразователь частоты в напряжение подключен к первому входу второй схемы сравнения этого канала, выход которой соединен с первым входом ключа, второй вход которого подключен к выходу первого преобразователя час746594 а Уб Об,8 бл каз 3952/41 Тираж 751 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5тоты напряжения, выход которого соединен со вторым входом второй схемы сравнения.Источники информации принятые во внимание при экспертизе Составитектор Б. Федотов Техред 61. Авторское свидетельство СССРЯ 452016, С 06 6- 7/60, 1975.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ж 2346690/18-24,кл. Ь 06 9-7/60, 1976 (прототип). И. ДубининаФечо Корректор Н. Стен