Устройство для моделирования рефлекторной деятельности нервной системы

О П И С А Н И Е п 526912ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьоюз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл. б 06 Г 15/4 077833 Заявлено 26.11,74 (21) 2 с присоединением заявк Гос дарстеенныи комите(23) Приоритет Опубликовано 3 авета Мнннстропо делам изобр(53) УДК 681.325(088 Бюллетеньний нй и отк Дата опубликования описания 04.11.7(72) Автор изобретен С. А. Попов аротв.ей 1 ь1 71) Заявитель Казанский ордена Трудового Красного Знамени го университет им, В. И. Ульянова (Ленин(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕФЛЕКТОРНО ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЪпитель основной инпервым входом реп, выход которого постоянной ассоциин икато ов соот Изобретение относится к ания нервной системы. О ользовано в моделях нерви же в системах автоматичес целью предотвращения авар моделиробыть исмы, а такравления с итуапий. 5 области но може ой сист кого уп ийных Известно устройство для моделирования некоторых форм деятельности нервной системы, содержащее запоминающие элементы, управ.ляющие замыканием и размыканием электри- И .ческой цепи.Возможности этого устройства ограничены тем, что вне связи с опознающими устройствами пер септронного или непер септронного типов оно не позволяет моделировать образо ванне связи между сложными комбинациями сигналов, поступающих на рецепторы нервной системы со сложной комбинацией сигналов, поступающих на эффекторы (исполнительные органы) животного, 20Из известных устройств для моделирования рефлекторной деятельности нервной системы наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования условного рефлекса, содержащее 25 блок постоянной ассоциативной памяти и блок долговременной ассоциативной памяти, включающий в себя регистр опроса, вход которого является входом устройства, накопитель признаков, первый вход которого соединен с выхо дом регистра опроса, пакоформации, соединенный сгистра вывода информацисоединен с входом блокаативной памяти, группу д р ветствияИспользование в устройстве ассоциативной памяти превращает его в опознающее устройство и позволяет моделировать образование связи между сложными пространственными комбинациями сигналов, поступающими на рецепторы животного со сложной комбинацией сигналов, подающихся на эффекторы (исполнительные органы) животного.Однако сложные формы деятельности нервной системы, не сводимые к простым реакциям типа условный рефлекс устройством не моделируются. Им не моделируются процессы представления о будущей деятельности, о возможном ее результате и отказ от действий, которые в прошлом приводили к нежелательному (отрицательному 1 результату.Цель изобретения - расширение класса решаемых устройством задач, а именно моделирование представления о возможных действиях на основании прошлого опыта, о результате серии этих действий и моделирования отказа от такой серии действий, которая в прошлом приводила к нежелательному (отрицательному) результату.3ПостяВленняя цель дост 1 Яегся тем, 1 то Вустройство введен блок оперативной ассоциативной памяти, содержащий накопитель, выход которого является выходом устройства, регистр опроса, выход которого соединен с первым входом накопителя, а первый и второй входы соединены соответственно с входом устройства и с первым выходом блока постоянной ассоциативной памяти, регистр ввода информации, выход которого соединен с вторым входом накопителя, а вход - с выходом регистра вывода информации блока долговременной ассоциативной павяти, который дополнительно содержит группы элементов И, элементов НЕ, элементов задержки и узел последовательного считывания мпогозначпого ответа, вход которого соединен с выходом группы индикаторов соответствия, а выход - с вторым входом накопителя признаков, входом накопителя основной информации и через группу элементов задеряки - с первым входом группы элементов И, второй вход которой через группу элементов НЕ соединен с вторым выходом блока постоянной ассоциативной памяти и с шиной Гашение информации накопителя блока оперативной ассоциативной памяти, а выход соединен с первым входом группы индикаторов соответствия, второй вход которого соединен с первым выходом накопителя признаков и первым выходом блока постоянной ассоциативной памяти. Второй выход накопителя признаков соединен с вторым входом регистра вывода информации блока долговременной ассоциативной памяти.На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.Схема содержит блок 1 долговременнойассоциативной памяти, блок 2 оперативной ассоциативной памяти и блок 3 постоянной ассоциативной памяти.Блок долговременной ассоциативной памяти включает в себя регистр 4 опроса, накопитель 5 признаков, группу 6 индикаторов соответствия, узел 7 последовательного считывания многозначного ответа, накопитель 8 основной информации и регистр 9 вывода информации, группу 10 элементов НЕ, группу 11 элевентов И и группу 12 элементов задержки.Регистр опроса соединен с одним из входовнакопителя признаков, выход накопителя признаков - с одним из входов группы 6 индикаторов соответствия, связанной с входом узла последовательного считывания многозпачного ответа, выход которого соединен с шипами считывания накопителя основной информации и с шинами считывания накопителя признаков. Выход накопителя основной и 1 рормацип и один из выходов накопителя признаков соединены с входами регистра 9 вывода информации.Кроме этого, выход узла последовательногосчитывания многозначного ответа через группу 12 элементов задержки соединен с первым входом группы 11 элементов И, второй вход 526912 коОро О сиз 1 с 111:ходо гру 1;ы 111 элемеп)(, 1;Выход;ру;Ны 11 элементов И подключена к одному пз иходои группы 6 индикато 5 рои соотисгсти 1. Выход регистра 9 выводаинформации пз блока долговременной ассоцпа",ниной памяти оединен с входом блока 3 осОя 11 пой ас.оциативной пахяти. Блок 2 Опсратииной ассоциативной памяти содержит10 регистр опроса 13, вход которого соединен свходом регистра 4 опроса блока долговременной яссоц 11 ятиипОЙ памяти и с Входом устройсгиа и:слом, регистр 14 ввода информации, Вход ко 1 орого связан с выходом регистра 915 вывода информации из блока долговременнойассоциативной памяп 1, накопитель 15, входы которого подключены к выходам регистров3 и 14.Выход блока 3 ;Остоянной ассоциативной 20 1 Ям)111 сосдипсп с см Входом группы индикаторОВ соо ВссВЯ 51, когорыи связан с Выходом пако 11 е;5 5 признаОВ, ЭОт яе Выход блока 3 сос;1 сн с одним из входов регистра опроса 13 блока операиной ассоциативной памяти, 25Другой выход блока 3 постоянной ассоцияп 1 иной 1 ямяти соединен с входом группы 10 элсмспи; НЕ и с шинами гашение накопител 15 блока оперативной ассоциативной 30 гамяти.Усройстио работает следующим образом.В репсир 4 опроса блока долговременнойассоциативной памяти вводится информация (прзнак опроса), предс 1 авленная дискретЗ 5 ными электрическими сигналами. ОдновременНО опа поступает на входы регистра опроса 13 блока оперативной ассоциативной памяти, НО пс проходит далее В Олок 2, тяк кя 1, ня шину запись регистра 13 опроса нс подается сгг 5 яг с выхода блока 3 посгоянной ассоциативной памяти Она, таким образом, даже не зяипсыиястс и регистр опроса 13.загс и нконгсле 5 призпякОВ произиоИгся лоп чсскос сравнение признака опроса, 15яход 51 цсгос 5 и регистре опроса с признаками, храп 1 цимис 5 и 511 ейкях накопителя 5 признаков. Одновременно все элементы памяти регистра опроса 4 переводятся и исходное состояние. Регистр готов к вводу в него 50 ноиоп информации.В результате операции логического сравнепи 5 и кяя;ОЙ 51 чсйкс пякопится 5 признякОВ, в которой нс Об;аруяено соответственно хранящейся и пей информации с признаком опроса, Выояоятыиястс 51 элеирпсский сигнал, которыи поступает с выхода 16 накопителя 5 в группу 6 индикаторов соответствия. В ре:;,л;,тате -того ьсс индикаторы, связанные с эт 11 мн ячейками, псрсмагничиваются. ИндикаИ тор, па который нс 1;остунил электрическийсигнал, соединен с ячейкой, в которой обнаружено соотвегствис с признаком опроса. Таких ячеек в накопителе 5 и соответственно индпкаторои и груш:с 6 может оказаться не.65 сколько.ГПосле изменения индикаторами в группе 6 своего состояния узел 7 последовательного считывания многозначного ответа посылает сигнал считывания в селектпрующую цтину в накопитель 8 основной инфоомации и в пакопитель 5 признаков в ту ячейку, в которой было обнаружено соответствие и которая стоит в первой в цепи очеоедности считывания многозначного ответа.Из этой ячейки из накопителя 5 признаков и из накопителя 8 основной информации в регисто вывода 9 поступает инфоомяпия, которая затем вводится в блок 3 постоянной ассоциативной памяти и в регисто 4 вчоча тттфоомации в блок 2 оперативной ассоциативной памяти. Из оегистоа 14 оня ввод 1 ттся в накопитель 15 блока 2 оперативной яссоттиативной памяти и записывается в пеов ю ячецку,В блоке 3 постоянной ассоциативной памяти происходит логическое сравнение поступившей в него ттнсоохтаттии с той, что хоянится в его памяти поизнаков. В пезстльтлте такого сравнения на выходах блока 3 либо тте появляется никакого сигнала, лттбо по тв, яется сигнал на очном из его выходов 17 ттли 18.В том случае, если ня выходах блокл 3 не появляется никакого сигнала, .тто мо."елиомет индифстеретттньте д,чя ооглччзмл животного значения поступттчтттей в не о иттсттоом ятип через некотопое воемя, которое опое теляется величиной зячеожкц сигналя. поохочяттте.о по пепи блока 1 долговремент ой яссотттятигной памяти, б,чокя 3 постояттттоц лссоттттлтттвттоц памяти, гочппьт 10 элементов НЕ, гтлппы 11 элементов И, тта выходе гомппьт 1 элементов И появляется сигнал, пеоетточятттпй в нмлевое тисходттое 1 состоян т тттттитсатоо я ейки, оасполокеттнот" и".по. оечстветт то осле ятецки, из которой только цто считьт яласт. ТтттфоомяттттЯ. ВОЕНЯ ЗЛЧЕТжтСтт СТТГТТЛ,ТЛ. ВттОДПЕГО ИЗ мзла 7 в грмппе 12 -че тстттов лтеп".с" толжно быть соответствмютттим обоазрт скоп ектиоовлно с впеменем згдерккц сигналя г блоках 8,9,3 ч 10.Затем зел 7 поселователт.нстго ститттвл 1 тття многозначного ответа посылает сцгття т и шину считывания той япейки бчотса лолговоеменной лссоттттлтттвной ттамяти, котопяя ояспс.ложепа ттепоспгдстгеттно посче той, цз котоооц тольтсо что счтттьтвлллст., тлттсттоомяттття.Из накоч;ттеля 5 почзнакоп тт ттякопитсля 8 основноц инсттоохтлттии в оегцсто 9 втвочл поступает новля инсттормяттия, ттз оегттстпа 9 оня вводится в блок 3 постоянттой ассопилтттгттой памяти ц в регистп 14 гголя инсоохтлтттттт в б,чок 2. Из пегстол 14 она вводится г, ттатсопитель 15 олока т 2 опеояц,той ассопттяс явной патяти и запттсь 1 тзяетсч во тттопто япетттст.В том случае. если в осзмлт,тяте,чстг 1 тчсстсого сравнения иттсЬоомлттии ояняптсцся в памяти признаков блока 3, с ттнфоомяпией, вновь в него поступцвптей, на выходах 17 и 18 блока 3 не появляе.ся сигнала, сигнал, поошедший с выхода узла 7 вновь поохопцт группу 12 эле. ментов задержки и группу 1 элементов И526912 5 1 О 15 20 2 д 30 35 40 45 50 55 60бэ 6и перемагнцчцваст в нулевое (сходное) состояние ицдпкятор следующей ячейки памяти блока 1. Кформация из этой ячейки аналогично вводится в блок 3 постоянной ассоциативной памяти, в регистр 14 ц записывается в третью ячейку накопителя 15 блока 2.Если в результате логического сравнения информации, хранятцеттся в памяти признаков блока 3, с этой информацией на выходе 18 появляется сигнал (он имитирует нежелательность для животного состояния, характеризуемого этой информацией), этот сигнал поступает на шины Гатцентте информации в накопителе 15 блока 2 и стирает всю записанттмю в накопителе 15 информацию.Сигнал с выхода 8 блока 3 поступает также в группу 10 элементов НЕ, выход котооого соединен с одним цз входов группы 11 элементов И. В результате этого сигнал, появлятощийся на выходе группы элементов задеожкц 12 не вызывает сигнала на выходе группы 11 элементов И. Индикатор соответствия следмтоиетт по счету ячейки долговременноц ассоциативной памяти не перемагничигается таким образом в нулевое состояние.Узел 7 последовательного считывания многознячного ответя посылает сигнал считывания в се,четстттомтотттмтоцтин в цакоптттель 8 основной илсоомятттти и в накопитель 5 поизнаков и ту ячейку. в которой было обнаочжено ссответствие с поцзняком опроса и которая стоит теперь пеовой в пепи считывания многознячцого ответа.Лттс 1 оомяпия из этоц ячейки поступает аналогично в блок 3 постоянноц ассоциативной та.,тяттт и в блок 2 опеоативноц ассоциативной ттямяти, в котором записывается в пеовую ячетткм накопителя5. Лна чогично информация цз яеес, стоящттх непосоечственно пос"е ячейки. в блотсе яссопцятивной долгов е;теттпой пяхтяттт, цз котооой только что бы- Я ГттВЕДЕтта ТттттООМаПТТЯ. ВЬТВОЧтттСЯ В РЕГИСТР 9. вводтттся в блок 3 ц записывается в блоке 2 в пооячке очеречностц ло тех пор, пока на одгом цз выходов 17 или 18 блока 3 постоянттот ассоццатттвной памяти не появится сигнал.В том случае, если в оезмльтяте очередного логттцестсого соявттенття ттттфоохтатттттт, посттспившец в блок 3 с информацией. хоанящейся в его памяти ппцзнаков, сигнал появляется на вь ходе 17 тсцгттял имитирует целесообразность, желательность для животного состоянття, поечстявляетого инстоохтаттттей, поступивпте,"т в б.чот 31, этот сигнал поступает в групп 6 ипдцкятооов соответствия и переводит всс индикаторы в едттнцчное состояние.Вследствтте этого цепная оеакпия извлечения цнфогмяицтт цз блока 1 доттговременной яссоштятивттой памяти постсоатцяется, Сигнал с выхода 17 блока 3 постоянной ассоциативной памяти поступает также на один из входов регистра опроса 13 блока 2 оперативной лгсоциятивной памяти, а именно на шину Запись. В результате сигналы, поступятотциена вход устройства в целом, вводятся в регистр 13 опроса. Происходит опрос блот(а 2 оперативной ассоциативной памяти. В результате операций логического сравнения в накопителе 15 блока 2 из накопителя 15 выводится информация, ассоциативно связанная с той, с которой обнаружено соответствие поступающей в регистр 13 с входа устройства. Вывод этой информаттии из блока 2 имитирует осуществление деятельности по намеченному плану.Гашение информации в блоке 2 сипталом, поступающим с выхода 18 блока 3, имитирует отказ от действий по только что составлявшемуся плану. С целью автоматизации процесса лрекращения вывода информации из блока оперативной ассоциативной памяти шитта Запись регистра опроса блока оперативной ассоциативной памяти и шина Гашение информации накопителя блока оперативной ассоциативной памяти могут быть соединены с выходом 17 блока постоянной ассоциативной памяти через реле времени ц через элемент залержки соответственно.Таким образом, предложенное устройство позволяет моделировать представление о возможных действиях в какоц-либо гитуапиц, представление о результате этих действий и отказ от такой серии действий, которая в прошлом приводила к нежелательному тотрицательному) результату, осуществление выбранной на основании желательности конечного результата серии действий, что является расширением класса решаемых устройством задач,Формула изобретения Устройство для моделированця рефлекторной деятельности нервной системы, содержащее блок постоянной ассоциативной памяти и блок долговременной ассоциативной памяти, который содержит регистр опроса, вход кото 5 1 О 15 2 О 25 30 35 ттт рого являетстт Входот устройства, накоптттечь признаков, первый вход которого соелинен с выхолом регистра опроса, накопитель основной информации, соединенный с перчьтхт входом регистра вывода информации, выход которого соединен с входом блока постоянной ассоццатцгцой патяттт, гцхппХ индикаторов соответствия, отличающееся тем, отто, с ттелью рагтттитзсттття класса ретттаемых за;тач, в устройгтво введен блок оперативной ассоциативной памяти, который солержит накопитель, выход котового является выходом устройства, регтзгтр опроса. выход которого гоелиттен с пепвым вхолом накопителя. а яепвьтй и втопой вхолы гоелинены соответственно с входом хстпойства и с пепвттм вттхолом блока постоянной ассоциативной памяти, регистр ввола ттттт 1 тормации. выход котопого соединен с втотзьтм входом накопителя, а вход - г вьтходом регистра вывода инсЬорматтии блока лолговременной ассоттиативттой памяти, который;тополнительно созепжит гпуппы элементов И, элементов НЕ, элементов залетзжки ц узел поглеловательного гчитыванця многозначного ответа, вход которого соелипен с вьтхолом группы цнлцкаторов соответствия, а выхол соелцнен с вторым вхолом накопителя ппттзнаков, вхолом ттатопителя основной информапцц ц через группу элементов залеттжтстт - г пенны л входом груттпьт элементов И, втооотт вхол оторой чепез группу элементов НГ гослццсц с вторым выхолом блока постояттцой ассоццатттвной памяти и с тттиной Гашение информации накопителя блока оператттвттой ассоциативной памяти, а выход гоелцпен с первым вхолом группы индикаторов соответствия, второй вход которого соединен г первьттт выходом ттакопителя признаков и первым выходом блока постоянной асгоццатцвцой памяти, причем второй выход накопителя признаков соединен с вторым входом регистра вывода информации блока долговременной ассоциативной памяти, 526912Составитель И. Хазова Тезред 3. Тараненко Редактор Т. Рыбалова Корректор А. Дзесова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2261/4 Изд, Мв 1646 Тираж 864 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб. 4/5