Устройство для моделирования нейрона

целью повьппения ания, в него введень ления порога остройсумматор настройки ий из двух еверсивно- И, регистра, и схемы СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРФ 512478, кл. С 06 С 7/60, 1974,Радченко Р,Н. Моделирование основных механизмов мозга. М.: Наук1968, с. 13.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА, содержащее генератортактовых импульсов, блок моделирования обобщенного дендрита, выполненный,в виде П моделей синапсов, вкаждую из которых входят четыреэлемента И и реверсивный счетчик,суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементовИ модели синапса, первые входы которых подключены к выходам соответственно третьего и четвертого элементов И модели синапса, первый входтретьего и вход четвертого элементовИ соединены с информационным входомустройства, 1-ый (:1, 2. , )адресный вход которого подключен квторому входу третьего элемента И ик инверсному входу четвертого элемента И 1-ой модели синапса, выходы реверсивного счетчика 1-ой модели синапса соединены с информационными входами реверсивного счетчика(- 1)-ой модели синапса, информационные входы реверсивного счетчикаП-ой модели синапса подключены к ши-.не потенциала логического нуля, выходы реверсивного счетчика первой модели синапса соединена с однойгруппой входов схемы сравнения, другая группа входов которой подключена к соответствующим выходам счетчика порога, вторые входы первыхи вторых элементов И всех моделейсинапсов соединены с первым выходомраспределителя импульсов и с первымвходом элемента И, выход которогочерез одновибратор подключен квыходу устройства, выход генераторатактовых импульсов соединен с входом распределителя импульсов, второй выход которого подключен к входам разрешения приема информацииреверсивных счетчиков всех моделейсинапсов, выход схемы сравнения нен с вторым входом элемент и блок обучения, состояэлементов И, счетчика,го счетчика, элемента ИЛэлемента равнозначности сравнения, выход которой соединен стретьим входом элемента И, вход задания радиуса расфокусировки и входразрешения записи порога остройнастройки устройства подключены соответственно к вычитающему входу ик входу разрешения приема информациисчетчика порога, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами сумматора вычисленияпорога острой настройки, входы которого подключены к адресным входамустройства, информационный вход кото"рого соединен с входом элемента равно1179389 ния. значности, управляющий вход которогоявляется входом устройства, выходэлемента равнозначности подключен кпервому входу первого элемента Иблока обучения, выход которого соединен с входом суммирования реверсивного счетчика блока обучения, выходыкоторого подключены к первой группевходов схемы сравнения блока обучения и к входам элемента ИЛИ блокаобучения, выход которого соединен спервым входом второго элемента И блока обучения, выход которого подключен к счетному входу счетчика блокаобучения, выход переполнения которо 1Изобретение относится к устройствам моделирования элементов нервной системы и может быть использовано всистемах распознавания образов и управления, в частности в системах распознавания и синтеза речи.Целью изобретенияявляется повышение точности моделирования нейрона за счет разделения механизмов адресации и памяти, и улучшения качества выделения признаков распознаваемых классов путем увеличения возможной длины обучающих последовательностей.На фиг. 1 представлена блок-схема 15 устройства 1 на фиг, 2 - временные диаграммы работы устройства..Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 моделирования обобщенного дендрита, состоящий из и последовательно 20 соединенных блоков 2 моделирования синапсов (где и - длина адресного слова), состоящих из блока 3 знака синапса, в состав которого входят третий, первый, четвертый и второй 25элементы И 4-7 и реверсивного счетчика 8, пороговый блок 9, состоящий из сумматора 10 вычисления порога острой настройки, счетчика 11 порога и схемы 12 сравнения двух чисел 30 блок 13 обучения, состоящий из элемента 14 равнозначности, первого элемента И 15, реверсивного счетчика 16, второго элемента И 17, счетчика 18, элемента ИЛИ 19, схемы 20 сравго соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика блока обучения,вход задания значения порога пообучению устройства подключен к входу регистра блока обучения, выходыкоторого соединены с второй группойвходов схемы сравнения блока обучения, первый и второй выходы распределителя импульсов подключены к вторым входам соответственно второго ипервого элементов И блока обучения, выход схемы сравнениясоединен с третьим входом первого элемента И блока обуче 2нения и регистра 21 (хранения порога по обучению), блок 22 генерации,блок выходного импульса, состоящийиз элемента И 23 и одновибратора 24,генератора 25 тактовых импульсов, ираспределитель 26 импульсов.Входами устройства для моделирования нейрона являются информационный вход 27, адресные входы 28, первый, второй, третий и четвертый управляющие входы 29-32, выход 33.Устройство работает следующимобразом.На информационный вход 27 устройства поступает входной сигнал, представляющий собой псевдослучайнуюпоследовательность импульсов А = =а 1 . а,. В 0,1 Я, (временная диаграмма которого представлена на фиг. 2), который проходит на входы блоков 3 знака синапса и в зависимости от состояния соответствующего адресного входа 28, в реверсивный счетчик 8 по положительному фронту последовательности Ф 1 добавляется1+1" или -1 ч. По положительному фронту тактовой последовательно сти Ф происходит перезапись состояниягсчетчика 8 1-го блока 2 моделирования синапса в счетчик 8 ( 1 в 1)-го блока 2 моделирования синапса. Счетчик 8 первого блока 2 моделирования синапса заполняется нулями на каждом такте последовательности Ф, . Таким образом, в блоке 1 моделиро389 3 1179вания обобщенного дендрита происходит вычисление сверткие,.+а(Г - п)Ье е где Ь т - весовые5 коэффициенты связей, и-членного от . резка входной последовательности А с адресным словом устройства, задаваемым распределением нулей и единиц на адресных входах 28 устройст ва для моделирования нейрона, которое является постЬянным для данного устройства, причем нулевое состояние адресного входа моделирует отрицательную связь, а единичное - положи тельную. Максимальная величина отклика, равная числу единиц в адресном слове, достигается при совпадении текущего и -членного отрезка входной последовательности А с адресным сло вом устройства. На каждом такте Фг сумма , накопленная в счетчике 8последнего блока 2 моделирования синапса, поступает на вход схемы сравнения 12 порогового блока 9 и сравнивается со значением порога Ь. На выходе схемы 12 сравнения появляется сигнал логической "1" в случае, если )Ь. Устройство откликается строго на свой адрес, если порог Ь равен 30 ,числу единиц в адресе (так называемый порог острой настройки Ьоя). При Ь = ,и- г, где г - радиус расфокусировки, устройство откликается также на все и -членные отрезки входной35 последовательности, отличающиеся от адреса устройства не более чем на г единиц по Хеммингу. Значение порога острой настройки вычисляется в сумматоре 10, на входы которого пос тупает информация с адресных входов 23 устройства. Значение порога острой настройки заносится в счетчик 11 по разрешающему импульсу с управля. ющего входа 30. Значение радиуса 45 расфокусировки вычитается из значения порога острой настройки при подаче на вычитаюший вход счетчика 11 (вход 29 устройства) серии из г импульсов. Таким образом, блок 1 моделирования 50 обобщенного дендрита совместно с пороговым блоком 9 позволяет осущест" вить ассоциативную адресацию устройства для моделирования нейрона ассоциацией по г-членному отрезку входной последовательности.При наличии логической единиць 1на выходе схемы 12 сравнения и логической единицы на выходе элемента14 равнозначности блока 13 обучения,которая появляется там при совпадении информации на входе .". и информационном входе 27, импульс тактовойпоследовательности Ф, проходит навход элемента И 15 и с выхода последнего поступает на суммирующий входреверсивного счетчика 16. При наличии хотя бы одной единицы в реверсивном счетчике 16 на выходе элементаИЛИ 19 появляется логическая единица,позволяющая импульсам тактовой последовательности Ф пройти на входэлемента И 17, причем счетчик 18 пропускает каждый К-й импульс на вычитающий вход реверсивного счетчика16. На выходе схемы 20 сравненияпоявляется логическая единица приусловии, что сумма, накопленная всчетчике 16, не меньше значения порога по обучению, содержащегося врегистре 21. Значение порога по обучению может быть записано в регистр21 по входу 32. Таким образом,блок 13 обучения обладает способностью запоминать число переходовпо последовательности из данногоадреса по нулю или по единице (взависимости от значения на входе32), забывать накопленную информацию со скоростью, которая в К разменьше скороСти поступления входнойинформации, определяемой тактовойчастотой устройства.При наличии сигналов логическойединицы с выхода схемы 12 сравненияпорогового блока 9 исхемы 20 сравнения блока 13 обучения на входахэлемента И 23 импульс тактовой последовательности Ф 1 поступает навход одновибратора 24. По положительному фронту этого импульса на входе устройства формируется стандатрный импульс,длительность и форма которогопредставлены на временной диаграмме.1179389 ь А Составит Техред М цко м Заказ 567 10 Подпис ное арственного комитета СССР изобретений и открытий Ж, Раушская наб., д 4/5 илиал ППП "Патент", г. Уж Проектная Юх, она. СС 1 ССУ Редактор И.Ковал Тираж ВНИИПИ Госу по делам 035, Москва, Корректор О,Луговая