Устройство для моделирования нейрона

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 781846(22) Заявлено 210379 (21) 2740733/18-24с присоединением заявки Мо(51)М, К,3 С 06 С 7/60 Государственный комитет СССР по делам изобретений и откр ыти й.У МЛьвовский государственный медицинский инс .тут.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА Изобретение относится к аналоговому моделированию и может быть использовано прн исследовании нейронов и нейронных структур, в частности при построении моделей адаптивных нейрон ных сетей,Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее блоки формирования входных сигналов и последовательно соединенные генератор импуль 10 сов, усилитель, сумматоры, блоки согласования, дифференциальный усилитель и токозадающий блок 111.Недостаток устройства - постоянство установленного уровня начального 15 возбуждения порога в.то время, как все биологические системы характеризуются его переменностью. Наиболее близким техническим решеО нием к предлагаемому является устройство для моделирования нейрона, содержащее Формирователи входных сигналов, выходы которых подключены ко входам соответствующих преобразователей 25 частоты в напряжение, сумматор и преобразователь напряжения в частоту.Недостаток устройства - отсутствие динамической регуляции порогом, что снижает его возможности в применении 30 прн конструировании адаптивных нейронных сетей,Цель изобретения - повышение точности устройства.Указанная цель достигается тем,что в устройство для моделированиянейрона, содержащее ФормирователиВходных сигналов, выходы которых подключены ко входам соответствующих преобразователей частоты в напряжение,сумматор и преобразователь напряженияв частоту, введены блоки задания весовых коэффициентов и функциональныйпреобразователь, выход которого подключен ко входу преобразователя напряжения в частоту, жход которого является выходом устройства, выходы преобразователей частоты в напряжение соединены со входами соответствующих блоков задания весовых коэффициентов, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен со входом функциональногопреобразователя. А также тем, чтофункционалный преобразователь содержит резисторы, цепочки из последовательно соедине;ных, согласно включенных ограничительных диодов,и операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя,неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с первыми выводами первого и второго резисторов, второй вывод первого резистора соединен с шиной нулевого потенциала, второй вывод второго резистора через первую цепочку из последо 5 вательно соединенных; согласно вклю-ченных ограничительных диодов, подключен к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с одним выводом четвертого резистора и с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого соединен с одним выводом шестого резистора, дру гой вывод которого подключен ко второму выводу пятого резистора, другой вывод четвертого резистора соединен с шиной нулевого потенциала и через -вторую цепочку из последовательно соединенных, согласно включенных, ограничительных диодов, соедийен с первым выводом пятого резистора, первый вывод третьего резистора является входом функционального преобразователя.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для моделирования нейрона, - на фиг. 2 - трапецеидальная характеристика Функционального преобразовате-ля.Устройство содержит формирователи ЗО1, -1, и 1, -1 входных сигналов, входы которых являются возбуждающими и тормозящими соответственно, преобразователи 21 -2 и 21 -2, частоты в напряже-ние, блоки 31 -3 и 3 -3 задания весовых коэффициентов, сумматор 4, функцийОйальный преобразователь 5, преобразователь б напряжения в частоту, функциональный преобразователь содержит резисторы 7, ограничительные дио ды 81 -8 и 81 -8) и операционный усилитель 9.Работает устройство следующим образом.Входные возбуждающие сигналы в виде частоты подаются на формирователи-1 сигналов, входные тормозящие сигналы подаются на Формирователи 11 -1 ,сигналов.1Последовательность импульсов, стабилизированных по амплитуде и длительности, с частотой следования равной входной частоте подается на преобразователи 2 -2 1 и 2 -,. Преобразованное постоянное напряжение подается на блок 31 -3 и 3 -3 заданйя весовых 55 коэффициентов позволяющее изменять величину этого напряжения.Сумма напряжения возбуждающих вхо-, дов вычитается с суммой тормозящих входов с помощью сумматора 4. Устрой ство б предназначено для преобразования постоянного напряжения в частоту.фунциональный преобразователь 5 предназначен для создания трапецеидальной характеристики зависимости 65 выходного напряжения от входного напряжения., пропорционального алгебраической сумме сигналов возбуждающих и тормозящих входов.Функциональный преобразователь 5 работает следующим образом.Постоянное входное напряжение с выхода сумматора 4 подается на входы операционного усилителя 9. При входных напряжениях меньших напряжения насыщения диодов 8, -8 выходное напряжение операционного усилителя линейно зависит от входного напряжения (участокна фиг. 2), При достижении и превышении выходным напряжением величины напряжения насыщения диодов 6 -8 выходное напряжение операционного усилителя не изменяется (участокна Фиг. 2).При достижении и превышении входного напряжения насыщения диодов 81 -8 выходное напряжение операционного усилителя линейно уменьшается, так как коэффициент передачи входного напряжения по неинвертирующему входу больше коэффициента передачи по инвертирующему входу (участокна фиг. 2). При количестве диодов К зависимость имеет вид кривой Ч (Фиг. 2).На один иэ тормозящих входов подается сигнал, которым можно смещатьтрапецеидальную характеристику по оси входной частоты. На фиг. 2 точка 10 определяет смещение всей характеристики.Введение новых элементов и связей между ними позволяет повысить точность устройства.Формула изобретения1. Устройство для моделирования нейрона, содержащее формирователи входных сигналов, выходы которых подключены ко входам соответствующих преобразователей частоты в напряжение, сумматор и преобразователь напряженияв частоту, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены блоки задания весовых коэфФициентов и функциональный преобразователь, выход которого подключен ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого является выходом устройства, выходы преобразователей частоты в напряжение соединены со входами соответствующих блоков задания весовых коэффициентов, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен со входом функционального преобразователя.2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь содержит резисторы, цейочки йэ последовательно181846 Заказ 8143/5Подписное ВНИИПИ Тираж 7 ПП фПатент",од, ул. Проектна филиалг. Уж соединенных, согласно включенных ограничительных диодов, и операционныйусилитель, выход которого являетсявыходом функционального преобразователя, неинвертируюций вход операционного усилителя соединен с первымивыводами первого и второго резисторов,второй вывод первого резистора соединен с шиной нулевого пдтенциала,второй вывод второго резистора черезпервую цепочку иэ последовательно соединенных согласно включенных ограничительных диодов, подключены к первому выводу третьего резистора, второйвывод которого соединен с одним выводом четвертого резистора и с первымвыводом пятого резистора, второй вывод которого подключен к инвертируюшему входу операционного усилителя,выход которого соединен с одним выводом шестого резистора, другой выводкоторого подклИчен ко втброму"выводупятого резистора, другой вывод четвертого резистора соединен с шиной нулевого потенциала и через вторую цепочку иэ последовательно соединенных, со-"гласно"- включеннйх," ограничительныхдиодов, соединен с первым выводом пятого резистора, первый вывод третьегорезистора является входом функционального преобразователя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 528580, кл. 6 06 6 7/60, 1975.2. Авторское свидетельство СССРУ 647698, кл. С 06 С 7/60, 1976 (прототип).