Устройство для моделирования адаптационных процессов в нейронных сетях

,СоцнвлкстическиРеспублик773650 ОБРЕТЕН И АВТОРСКО ВИДЕ ТЕЛЬСТ 6 ) Дополнительное к авт. сеид-ву 38/1 8-24 влеио 03.04.79 ((23) Приоритет ударственныб комитет СССР делам. нзабретеин н вткрытнй бликовано 23,10.80. Бюллетень Фта опубликования описания 25,10. ДК 681,333 88.8)(72) Автор изобретения В. Л. К е Львовский государственный медицинский институ 1) Заявител) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАН 1 АДАПТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В НЕЙРОННЫХ СЕТЯХ получении саморегуляции порогов элементов нейронной сети к меняющимся уровням входных сигналов, (например, адаптации систем распознавания зрительного образа к интенсивности освещения ),Наиболее близким цо своей технической сущности является устройство для моделирования нейронной сети, содержащее нейроподобные элементы, расположен ные в виде однородного слоя, причем выходы каждого нейроцодобного элемента, через цепь обратной связи, соединены с е го возбуждающим и х од ом, который подчен к тормозя:.цим входам соседнихроподобных элементовНедостатком известно о устройства является невозможноть использования его в регуляции поре .в, найроподобных эле других рабочих моделей нейклю ней ментов ных се В каче предлагаемом тройство для ройства ования в щее из с Изобретение относится к бионике ипредназначено для регуляции адаптационных процессов моделей нейронных сетей,выбора оптимального режима их работы,может также найти применение в автоматических системах управления, в системах распознавания образов и следящихсистемах.Известно устройство для моделирования нервной системы, содержащее моделиобучаемых нейронов, выходы которыхподключены ко входам сумматоров возбуждающих и сумматоров тормозящихсигналов, выходы которых подключеныко входам схем сравнения.Работа устройства состоит в многократном положительном подкреплениивходного воздействия моделей обучаемыхнейронов. Путем такого обучения на выходах устройства можно получить различные программы ответных реакций на входное воздействие 1,Недостатком известного устявляется трудность его использ кейропоцобного элемента устройстве используется моделирования нейрона,реобрз;.чплтелей частотыО .4.мента группы соединен с тормозными входами всех предшествующих нейроподобных элементов группы.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит блок 1 источников входных сигналов, модель нейронной сети 2, слой нейроподобных элементов 3 (3-1, 3-2 3-), нейроподобный элемент 4, ко входам которого подключены выходы нейроподобных элементов 3 слоя.Работает устройство следующим образом.Сигналы на выходе нейроподобного элемента 4 регулируют пороги нейроподобных элементов модели нейронной сети 2, структура которой в данном случае не рассматривается. При этом способ управления порогами может быть самым различным. Например, сигналы с выхода нейроподобного элемента 4 подаются на тормозные входы нейроподобных элементов сети, или сигналы.с выхода нейропоцобного элемента 4 подаются на входы преобразователей частоты в напряжение, выходы которык подсоединены к соответствующим входам схем сравнения нейроподобных элементов модели сети и напряжение на выходах преобразователей служит опорным напряжением, задающим порог. Низкая частота слецования импульсов с выхода нейроподобного мемента 4 обусловит низкий порог элементов сети. При отсутствии сигналов на выходе нейропоаобнэго элемента 4 в сети 2 устанавливается минимальный порог, соответствующий гиперчувствительности элементов связи, При высокой частоте следования импульсов на выходе нейроподобного элемента 4 в сети 2 устанавливаются высокие пороги. Г:оУ о у+,+а-Ь-ЬУ-;ЬФ11 х а" и и 11 х. пю де Р - частота выходного сигнала;Х 1 ДХ - частоты сигналов, поступающих соответственно на возбуждающие и тормозящие входы; 20м -ц"; - веса соответственно возбуждающих и тормозящих входов,лежиФ в средней части, диапазона рабочихчастот модели.В реальных условиях эксплуа- д 5тации моделей, интенсивность входных сигналов может существенно меняться,что можетпривести в крайних значениях к искажению и обработке входной. информации. Последнее особенно значимо в системах распознавания зрительных образов, так какосвещенность предметов может существенно меняться и система должна быстрореагировать на это путем изменения порога. Таким образом, для нормальной35работы сети распознавания зрительногообраза, необходимо устройство, котороебы удерживало рабочий диапазон частот.сети в области линейности, тем самымуменьшало бы вероятность ошибки в обработке информации.Цель изобретенная - повышение точности моделирования.Указанная цель достигается тем, чтов устройство для моделирования адаптационных процессов в нейронных сетях,содержащее группу и нейроподобных элементов, блок источников входных сигналов, выходы которого подключены к соответствующим вхоцам модели нейроннойсети и к возбуждающим входам нейропа 9добный элементов группы, дополнительновведен нейроподобный элемент, выход которого соеиинен с тормозными вхоааминейроподобнык элементов моими нвйронной сети, выходы нейроподобнык эпеменМтов группы подключены к соответствующим входам нейроподобного элемента,выход каждого ъ -го нейроподобного элеЧастота следования импульсов на выйоде нэйрощаобного мемента 4 зависит от того, акой вз его входов включен в действие. Последнее зависит от частоты сигналов на "Выходах блока 1. При ма" лой частота следования импульсов на выхода блоа 1 включается первый нейроподэбный элемент 3-1, веса входов которого максимальные. В этом случае суммарное напряжение на выходах преобразователей частоты в напряжение возбужиающик входов нейропоиобного элемента 3-1 превышает пороговое опорное напряжение, подаваемое на схему сравне ния нейроподобного элемента 3-1 и на его выходе появляются сигналы, которые 3 77365 напряжение возбуждающих и тормозящих вхоаов, вьйоды которых подсоединены к соответствующим вкоаам сумматора, выход которого, через последовательно соединенные схему сравнения и преобразо 5 ватель напряжения в частоту, подключен ко входу формирователя выходных импульсов, выкод которого является выходом нейроподобного элемента 3.Известно, что область линейности нейропоаобных элементов, определяемая формулой РаштонаЬ 773подаются на тормозной вход нейроподобного элемента 4, При повышении частотслецования импульсов на выходеблок 1суммарное напряжение на выходах преобразователей частоты в напряжение нейропоцобного элемента 3-2 начинает превышать пороговое напряжение этого элемента и на его выходах появляются сигналы,которые передаются на тормозной входнейроподобного элемента 3-1, вес которо-,го задается достаточно большим, и гасяего активность. Одновременно с этимсигналы с выхоца нейроподобного элемента 3-2 подаются на вход нейропоаобногоэлемента 4, вызывая его возбуждение.Аналогично этому, при цостижении насумматоре нейроподобного элемента З-Зпорогового напряжения, выключаются нейропопобные элементы 3-1 и 3-2 и сигналы с выхода иейроподобного элемента 4.Таким образом, Ь зависимости от частоты слеаования импульсов на выходахблока 1 включается соответствующий нейроподобный элемент 3 слоя, сигналы свыхода которого попаются на соответствующий вход нейроподобного элемента 4,сигналы с выхоца которого управляютпорогами нейропоцобных элементов моделинейронной сети 2.Регуляция работы устройства заключается в подборе весов возбуждающих итормозящих входов нейропоаобных элементов 3 слоя и нейропоцобного элемента 4,а также в поаборе величины опорного напряжения задающего порог нейропоцобныхэлементов 3 слоя.В результате работы устройства режимрабочих частот модели нейронной сети 2устанавливается в области линейного преобразования описываемого вьпце приведен-йной формулой Раштона,Последнее особенно выгодно при применении устройства в сетях распоэнава 650 6ния зрительных образов, В данном случаеобщая освещенность зрительного образане несет в себе существенной информации, как относительная освещенность которая выявляет рельеф зрительного образа. С другой стороны резкие колебанияобщей освещенности, без ацаптации к ним,может привести к искажению восприятияобраза в результате изменения рельефатеней.Формула изобретенияУстройство пля моделирования адаптационных процессов в нейронных сетях, содержащее группу 1 нейроподобных элементов, блок источников входных сигналов, выходы которого подключены к соответствующему входу моаели нейроннойсети и к возбужцающим входам нейропоцобных элементов группы, о т л ичающееся тем,что,сцельюповышения точности моделирования, оно аополнительно содержит нейропоцобный элемент, выхоа которого соецинен с тормозными входами нейроподобных элементов модели нейронной сети, выходы нейроподобных элементов группы подключены к соответствующим вхоаам нейропоцобного элемента, выход кажаого Ъ -го нейроподобного элемента группы соединен с тормозными входами всех прецыдущик нейропойобных элементов группы.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР % 532110, кл. 5 06 Я 7/60, 1975.2. Авторское свидетельство СССР М 528579, кл. 6 06 ( 7/60, 1974 (прототип).3. Авторское свидетельство СССР Мв 647698, кл. С 06 Я 7/60, 1976.Составитель Л, ТереховРедактор Г. Волкова Йехред Ж.Кастеиевич КорректорЗаказ 7508/ ж 751рст венного обретена 35, Рауш ипиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 64Тира ВНИИПИ Госудапо декам иа 35, Москва, ЖПоднисиоекомитета СССРн открытийская наб., д. 4/ орук