Устройство для моделирования нейрона

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетсникСоциалистически иРеспублик 111250522(51)М. Кл. С 06 6 7/60 Государственный комитет СССР по деяам изобретений и открытий(53) УДК 681 . 333 (088. 8) Дата оп убликоввни я описания 2 30 780(71) Заявитель Львовский государственный медицинский институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА . Изобретение относится к области электрического моделирования ипредназначено для использования вбиофизических и биокибернетическихисследованиях, в частности, для построения нейронных сетей, а также может быть использовано в системах управления, в вычислительной технике,в системах распознавания образов.Известна модель нейрона 1, содержащая резисторы, конденсаторы,диоды и лавинный транзистор.Недостатками данного устройстваявляются наличие паразитных обратныхсвязей между выходом к входами устройства и отсутствие, световой чувст,вительности, что сужает возможностигрименения устройства в технике.Наиболее близким техническим реше-,нием к изобретению является устройство для моделирования нейрона 2,содержащее входные резисторы по числу входов, выводы которых подключенык первой обкладке суммирующего конденсатора и через токоразрядный ре-зистор к общей шине устройства, Кроме того устройство содер,.ит выходнойконденсатор, резисторы, диод, триоди тиристор,Недостатками данного технического решения является наличие паразитных обратных связей между выходом и входами и отсутствие световой чувствительности.Цель изобретения - повышение точности моделирования и получение возможности реагирования устройства на внешнее иэображение.Это достигается тем, что в устройство, содержащее входные резисторы но числу входов, выводы которых подключены к первой обкладке суммирующего конденсатора и через токораэрядный резистор с общей шиной устройства, введены фотодиоды, источники напряжения, делители напряжения и жидкокристаллический индикатор, расположенный между источником света и фотодиодами, катод первого фотодиода подключен к первому источнику напряжения, анод первого фотодиода соединен с первой обкладкой суюирующего конденсатора и через жидкокристаллический индикатор с общей шиной устройства, второй источник напряжения подключен к аноду второго Фотодиода и к входу первого делителя напряжения, средняя точка которого соединена санодом третьего фотодиода и с первым выходом устройства, третий источник напряжейия подключен к катоду третьего Фотодиода и к входу второго делителя напряжения, средняя точка которого соединена с катодом второго фотодиода и с вторым выходом устройства.Схема устройства для моделирования нейрона представлена на чертеже.Устройство содержит и входных резисторов 1, суммирующий конденсатор 2, токоразрядный резистор 3, фотодиоды 4-6, источник света 7, выполненный в виде источника напряжения 8 и светодиода 9, первый источник напряжения 10, жидкокристаллический индикатор 11, первый делитель напряжения, выполнен ный на резисторах 12, 13, второй, третий источники напряжения 14, 15 и второй делитель напряжения, выполненный на резисторах 16, 17.Устройство работает следующим обра зом.В исходном состоянии жидкокристаллический индикатор 11 прозрачен, световой поток от светодиода 9 падает на фотодиоды 4, б, 5, при этом их соп-ротивление мало. В это время на резисторе 3 падает определенное напряжение О, за счет тока через фотодиод 4 от источника напряжения 10. Величины резисторов 12, 13, 16, 17, и напряжение источников 14 и 15 выбраны таким образом, что н исходном состоянии на резисторах 13 и 16 напряжения противоположной полярности имеют одинаковую величину и компенсируют друг друга, при этом на выходах устройства. являющихся средними точками делителей напряжение равно нулю.Если на входах устройства появляются входные импульсы (возбуждающие положительной полярности, а тор мозящие - отрицательной) и алгебраическая сумма напряжений на конденсаторе 2, возникающая за счет входных сигналов, 0 плюс напряжение 0 будет ) О ж - напряжения, при котором жидкокристаллический индикатор 11 резко теряет прозрачность. При этом на фотодиоды 4, 5, б не падает световой поток и сопротивление фотодиода 4 резко возрастает. Теперь на конденсаторе2 остается только напряжение ООж и происходит восстановление прозрачности жидкокристаллического индикатора 11. Однако прозрачность индикатора 11 восстанавливается через некоторое время после того, как уровень напряжения 55 стАет ниже О, причем это время определяет длительность сформированного импульса, а также рефракторность устройства, Фотодиод б, резисторы 12, 13 и фотодиод 5, резисторы 16, 17 служат щ для формирования выходных соответстне но возбуждающих и тормозных импульсов.После помутнения индикатора 11, сопротивления фотодиодов б и 5 резко возрастают, и на выходах устройства возникает соответственно положительный и отрицательный потенциалы. С восстановлением прозрачности формируется задний фронт выходных импульсов.После формирования выходного импульса устройстно снова готово к реагированию на входные сигналы, и если алгебраическая сумма входных сигна лов не уменьшилась и выполняется условие О+О,И то происходит формирование нового импульса. Таким образом, устройство формирует импульсную последовательность в течение того времени, пока выполняется данное условие,На.изменение светового потока от источника света 7 устройство реагирует изменением порога чувствительности - с уменьшением освещенности порог увеличивается, с увеличением уменьшается.При использовании в качестве источника света 7 системы линз, проектируется изображение на индикатор 11, можно получить определенное кодирование поступающей оптической информации на выходах устройства.Данное устройство позволяет воспро-. изводить свойства .физиологического нейрона, а использование н качестве ак= тинного элемента схемы жидкокристаллического индикатора позволило нолностью избавиться от паразитных обратных связей выход-вход и получить возможность моделировать световую чувствительность зрительных нервных клеток.Формула изобретенияУстройство для моделирования нейрона, содержащее входные резисторы по числу входов, выводы которых подключены к первой обкладке суммирующего конденсатора и через токоразрядный резистор к общей шине устройст на, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены фотодиоды, источники напряжения, делители напряжения, источник света и жидкокристаллический индикатор, расположенный между источником света и фотодиодами, катод первого фотодиода подключен к перному источнику напряжения, анод первого фотодиода соединен с первой обкладкой суммирующего конденсатора и через жидкокристаллический индикатор с общей шиной устройства, второй источник напряжения подключен к аноду второго фотодиода и к входу первого делителя напряжения, средняя точка которого соединена с анодом третьего фотодиода и с первым выходом устройства, третий источник напряжения подключен к катоду третьего Фотодиода и к входу второго делителя напряжения, средняя точка ко750522 1. Авторское свидетельство СССР Р 482766, С 06 С 7/60,19712. Авторское свидетельство СССР 9 373737, С 06 С 7/60, 1971 Составитель А. Яицков Голышкина Техред О. Легеза Корректорарова да Тираж 751осударственного комиелам изобретений иМосква, Ж, Рауш з 4651/39 НИИП ПП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная торого соединена с катодом второго фотодиода и с вторым выходом устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе ПоДписноетета СССРткрытийская наб., д. 4