Обучающаяся структура

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заяв с присое нением заявки-Гасударственный комитет Совета ееинистрав СССР по делам изооретений и открытий) Заявите о Знамени Ростовский орденаТрудово государственный унив рсит А(54) ОБУЧАЮЩАЯСЯ СТРУ вторая группа входоходами выходного ко ная схе- настраОбучающаяся структура относится к области технической кибернетики и вычислительной техники и может быть применена как многопараметрический многофункциональный преобразователь, как многофункциональное запоминающее устройство, как ассоциативная структура в распознающих системах для оперативной обработки информации, совмещенной с функциями запоминания и сравнения (опознавания)Известна обучающаяся структура 11, со держащая иммитатор поля сенсорных элементов (датчики признаков), блок моделирования нейронов, где связи между элементами нейроноподобного типа набираются на коммутационной панели, обучение производится схемой управления, и функционирование нейронной сети регистрируется блоком индикации.Недостаток его заключается в том, что на. стройка нейронной сети на выполнение определенной логической функции выполняется набором связей между элементами нейронного типа 20 на коммутационной панели - вручную.Известно устройство, близкое по технической сущности к предлагаемому 2, содержащее входной коммутатор, выходы которого через блок хранения признаков подключены к первой группе входов блока однородных арифметических элементов, в которого соединена с вь ммутатора.Недостатком этого устройства является низкая помехозащищенность, большое время процесса настройки.Цель изобретения в повышении помехозащищенности и ускорении процесса настройки.Это достигается тем, что в него дополнигельно введены переключатель режимов рабогы, блок вывода, источник двухполярного напряжения и блок управления настройкой, причем первый выход источника двухполярного напряжения соединен с первым входом переключателя режимов работы, второй вход которого подключен ко второму выходу источника двухполярного напряжения, третий вход соединен с выходом блока управления настройкой, первый выход переключателя режимов работы подключен к третьей группе входов блока однородных арифметических элементов, группа выходов которого соединена с группой входов блока вывода, второй выход переключателя режимов работы соединен со входом выходного коммутатора, а третий выход подключен ко входу входного коммутатора,На фиг, 1 изображена функциональ ма обучающейся структуры, для случая3иваемой опознающей структурына фиг.9 блок-схема элемента; на фиг, 3 - многоэтажный вариант обучающейся структуры с межрядовыми и межэлементными связями.Обучающаяся структура состоит из блока 1 хранения признаков, блока 2 однородных арифметических элементов, блока 3 вывода, входного 4 и выходного 5 коммутаторов, переключателя б режимов работы, источника 7 двухполярного напряжения и блока 8 управления настройкой, Блок однородных арифметических элементов состоит из элементов обучаю,цей сети а;, содержащих блоки 9;, весового умноженйя на входе с сигнальным входом 10 и управляющим входом 11(1, где 1= 1, 2, , гп; 1=1, 2, , п, Выходы блоков весового умножения 9 через блок 12 выделения каналов с максимальными сигналами соединены со входами сумматора 13. С сумматором 13 соединены последовательно блок 14 сравнения, преобразователь 15 напряжения в частоту, первый и второй интеграторы 16 и 17, блок 18 аналоговог запоминающего устройства (АЗУ) и блок 19 управления порогом, Второй вход блока 19 управления порогом подключен к выходу сумматора 13, а выход его - со вторым входом блока 14 сравнения. Выход блока АЗУ 18 соединен с усилителем 20 и с блоком 21 управления весом связи, выход которого является аналоговым выходом элемента. Другой вход олока АЗУ 18 соединен с коммутирук)щей шиной 22, управляемого извне режимом обучение или опознавание. Выход усилителя 20 соединен со вторым вычитаюшим входом блока 12 выделения каналов с максимальными сигналами, а вход подключен к выходу дополнительного сумматора 23, входы которого подключены к сигнальным импульсным входам элемента.Работает устройство следующим ооразом.Рассмотрим работу элемента обучающейся сети а,; .Входные импульсы с других элементов обучающейся сети поступают на сигнальные входы 10;, блоков 9(1 весового умножения, а управляющие весовые потенциаль - на аналоговые входы 11(; . В блоке весового умножения происходит детектирование входной последовательности импульсов по интенсивности (частоте) и умножение его огибающей на значение веса связи, поступающего в виде потенциала напряжения на управляющий вход 11; . Далее продетектированный и помноженный на коэффициент веса связи аналоговый сигнал поступает в блок 12 выделения каналов с максимальными сигналами. С другой стороны входные импульсные последовательности со всех сигнальных входов элемента суммируются в дополнительном сумматоре 23 и через усилитель 20, аналоговое значение напряжения общей интенсивности входного потока импульсов поступает на второй вычитающий вход блока 12 выделения каналов с максимальными сигналами.Выделенные по амплитуде максимальные сигналы поступают далее через сумматор на первые входы блока 14 сравнения и блока 19 управления порогом. Проинтегрировапное значение его в блоке 19 управления порогом, с б 942 некоторой постоянной времени, поступает на второй вход блока 14 сравнения. Постоянная времени его управляется с блока АЗУ 18.Разностное напряжение с блока 14 сравнения преобразовывается в частоту импульсов и через формирователь 24 стандартных импульсов поступает на сигнальный выход элемента.Во втором интеграторе 17 происходит накопление частоты периодической активации элемента, который с увеличением числа мощных серий импульсации элемента (активности данного 10 элемента в сети), увеличивает заряд, накапливающийся в запоминающем устройстве блока АЗУ 18. Соответственно оно увеличивает коэффициент усиления усилителя 20, становится жестче режим выделения каналов с максимальными сигналами.15Так происходит обучение элемента, когда покоммутирующей шине 22 поступает потенциал + Е и блок АЗУ 18 находится в режиме слежения за входной информацией.В режиме опознавания, когда по коммути О рующей шине 22 поступает потенциал- Е,блок АЗУ 18 переводится в режим хранения и на запоминающее устройство не действуют флюктуацип напряжения, поступающего со второго интегратора 17. Эта связь выключена.Тогда выходной потенциал памяти, и соответственно, потенциал на аналоговом выходе элемента с блока 21 управления весом связи будет также неизменным. Это соответствует постоянной установке весов связей между элементами сети, настройке среды на решение определенной вычислительной функции.ЗОПроцесс обучения обучающеися структурыпроисходит следующим образом. Переключатель режима работы б находится в положении обучение. При этом выход блока 8 управления настройкой подключен к выходному коммуз 5 татору 5, общая коммутируюгцая шина 22 подключена к источнику двухполярного напряжения, полюсом + Е. Тогда запоминающие устройства в АЗУ 18 всех элементов ооучаемой сети будут находиться в режиме слежения за входным напряжением, поступающими со вторых интеграторов 17.На первый ряд элементов а, обучающейся сети поступают входные сигналы о водном изображении с блока 1 хранения признаков.При М такте показа обучаю 1 цейся последова тельности обучается (изменяется или настраивается вес связей) определенная часть элементов сети на этот образ или формируется цепочка понятия. Про 1 орению путей в желаемом напраьлении помогает блок 8 управления настройкой, а участок настройки (поощрения) - 50 выбирается с помощью выходного коммутатора5 по соответствующей координате. Это позволяет задать каждому местоположению элемента в сети - признаки или элементарные понятия образа. Итак, полное установление конфигурации связей между элементами и будет соответствовать обучению структуры.Переключатель б режима работы переводится в положение опознавание и на вход обучаемой сети блока 2 с блока 1 хранения признаков подается экзаменационная последовательностьизображения. Результат сравнения запомненного и экзаменационного изображений через блок 3 вывода поступает на выход к регистрирующему устройству.При использовании обучающейся структуры в системах автоконтроля и диагностики неисправностей аппаратуры, процедура работы на ней будет состоять в следующем:а) обучить связи элементов обучаемой сети, подачей исправного комплекса параметров;б) обучить связи элементов обучаемой сети подачей комплекса одного класса неисправных параметров, при части исправных параметров другого класса;в) обучить связи элементов обучаемой сети подачей комплекса исправных параметров первого класса и части неисправных параметров другого класса и т. д.Все пункты вь 1 полняются с использованием поощрения проторению связей в желаемом направлении, стимуляцией (поощрением) через выходной коммутатор 5 на выходной ряд элементов обучаемой сети.На этом процесс обучения связей элементов обучаемой сети распознаванию класса неисправностей аппаратуры заканчивается, А съем решения проводится с блока 3 вывода.В случае использования обучаемой структуры в качестве многопараметрического многофункционального преобразователя, обучение связей производится аналогичным образом, Обучение на требуемое функциональное преобразование входного сигнала осуществляется с помощью поогцрения (наказания) определенных участков сети блоком 8 управления настройкой через выходной коммутатор 5. Преобразованный сигнал снимается с одного из элементов 1 - 1 ряда. Таким путем получается одновременно несколько функций преобразования, снимаемых с разных элементов обучаемой сети. Т. е. многопараметрическое входное описаине может быть параллельно преобразованопо многим функциям.Экономический эффект от предложенногоустройства состоит в упрощении процесса настройки и экономии внешнего оборудования.5Форкула изобретенияОбучающаяся структура, содержащая входной коммутатор, выходы которого через блокхранения признаков подключены к первой группе входов блока однородных арифметическихэлементов, вторая группа входов которого соединена с выходами выходного коммутатора,отличающаяся тем, что, с целью повышенияпомехозашишенности и ускорения процесса настройки, в нее дополнительно введены переклю 15 чатель режимов работы, блок вывода, источникдвухполярного напряжения и блок управлениянастройкой, причем пеовый выход источникадвухполярного напряжения соединен с первым.,од которого подключен ко второму выходуисточника двухполярного напряжения, третийвход соединен с выходом блока управлениянастройкой,- первый выход переключателя режимов работы подключен к третьей группе входов блока однородных арифметических элементов, группа выходов которого соединена с группой входов блока вывода, второй выход переключателя режимов работы соединен со входомвыходного коммутатора, а третий выход подключен ко входу входного коммутатора.Источники информации, принятые во внимаЗО ние при экспертизе:1. Авторское свидегельство СССР М 269632,кл. 6 06 Г 1/00, 07.967,2. Прангишвили И. В. и др. Однородныемикроэлектронные ассоциативные параллельные процессоры, М., Сов. радио, 1973. с, 7 -19.596942 Ц Н 11 И 11 комитета Сооретен ий и35. Раушскаг. Ужгород Редактор 11 русовЗаказ 1141/47 Составитель В. ТараТелред О. Луговая Тираж 826 И Гос 1 дарственногпо делам из113035, Москва, Ж ,н ал ППП Патент орректор А. Гриценкоодписное вета Министров СССРоткрытийнаб., д. 4 Дчл, Проектная, 4