Устройство для моделирования нейрона

(22) Заявлено 03.01.80 (21) 2906982/18-24с присоединением заявки РЙ -ао делам изобретений н аткрытнй,333 (088.8) Дата опубликования бписания 10,11.81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА Изобретение относится к области аналогового моделирования и может найтиприменение в адаптивных информационноуправляющих системах,Известно устройство для моделированиянейрона, содержащее источники входныхимпульсов, преобразователи частоты в напряжение, сумматор, схему сравнения,преобразователи напряжения в частоту 13.Недостатком этого устройства являет 1 Ося неполнота моделирования процессов биологического нейрона, отсутствие в нейряда приспособительных свойств реальнойнервной клетки.Наиболее близким по технической сущ 15ности к изобретению является устройстводля моделирования нейрона, содержащеедва блока пространственно-временного,суммьфования, блок задания начальных условий, блоки изменения весов межнейронных связей, блоки коррекции весов межнейронных связей, блок адаптации порога,сумматор, управляемый генератор импульсов Г 2,2Недостатком этого устройства является невысокая точность и невозможность моделирования влияния окружакхцей температуры на биологический нейрон иэ-эа от сутствия блока коррекции.Цель изобретения - повышение точности моделирования.Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования нейрона, содержащее преобразователи частоты в напряжение, регулируемые блоки синаптнческих весов, блоки пространственного временного суммирования, первый блок адаптации порога, первый вход которого подключен к первому выходу первого блока задания начальных условий, регулируемый сумматор, преобразователь напряжения в частоту, выход которого подключен к входу блока формирования выходных импульсов, выход-го преобразователя частоты в напряжение подключен к первому входу 1 -го регулируемого блока синаптических весов ( 1 = 1, 2 и; и - число входов), выход 1 -го регулируемогоблока синаптических весов соецинен с-ым входом первого блока пространственно временного суммирования ( =1,,к,- число возбуждающих входов),выход о -го регулируемого блока синаптических весов соединен с ( т -к)-ымвходом второго блоха пространственновременного суммирования (оп=1+к и ),доподнительно введены второй блок адаптации порога, второй блок задания начадь оных условий, источник корректирующегонапряжения и источники входных сигналов,причем выход 1 -го источника вхоцныхсигналов соединен с входом 1 -го преобразователя частоты в напряжение ( 1 =1, 15, и ), первый вход второго блока адаптации порога подключен к первому входу второго блока задания начальных условий,выходы первого и второго блоков пространственно-временного суммирования соединены 20со вторыми входами соответственно первого и второго блоков адаптации порога,первые выходы которых подключенъ соответственно к первому и второму входам регулируемого сумматора, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения в частоту, выход источника корректирующего напряжения соединен с третьимвходом регулируемого сумматора, вторыевходы 1 -ых регулируемых блоков синап- зОтических весов объединены и подключеныко второму выходу первого блока заданияначальных условий ( =1,к), третьивходы-ых регулируемых блоков синаптических весов объединены и соединены совторым выходом первого блока адаптациипорога=1 К, вторые входы п-ыхрегулируемых блоков сииаптических весовобъединены и подключены ко второму выходу второго блока задания начальных условий (т =к + 1, ,о ), третьи входыа -ых регулируемых блоков синаптическихвесов объединены и соединены со вторымвыходом второго блока адаптации порога(т =+ 1,),На фиг, 1 представлена схема источника корректирующего напряжения; на фиг, 2 схема регулируемого блока синаптическихвесов; на фиг. 3 - схема блока адаптациипорога.50Устройство для моделирования нейронасодержит источники входных сигналов 1,которые по возбуждающим 2 и тормозящим 3 входам через преобразователи 4частоты в напряжение подключены соответ 55ственно к первым и вторым регулируемымблокам синаптических весов 5, и 5,первый и второй бдоки пространственно-времениого суммирования би 6 , первый 084и второй блоки адаптации порога 7,8, регулируемый сумматор 9, источник корректирующего напряжения 10, преобразователь напряжения и частоту 11, блок фор.мирования выходных импульсов 12, первый и второй блоки задания начальных уоловий 13 и 14,Регулируемый блок синаптических весов содержит транзисторы 15, 16 и резисторы 17,Блок адаптации порога содержит безынерционный усилитель 18, дифференциалный усилитель 19, апериодический усилитель 20,Устройство работает следующим образом.На входы преобразователей 4 частоты в напряжение, от источников входных сигналов 1 поступают соответственно возбуждающие и тормозящие сигналы в виде посъледовательности положительных импульсов. В преобразователях 4 входные частоты преобразуются в напряжения, которые через первые и вторые регулируемые бдоки синаптических весов 5 и 5, в которых происходит изменение величины напряжения пропорционально синаптическим весам, поступают на первые и вторые блоки пространственно-временного суммирования 6 и 6 возбуждающих и тормозящих сигналов соответственно. Суммарное напряжение возбуждения с выхода первого бпока пространственно-временного суммирования 6 поступает на вход первого блока адаптации порога 7, а суммарное напряжение торможения с выхода второго блока пространственно-временного суммирования 6 поступает на вход второго блока адаптации порога 8. В блоках адаптации порога 7 и В происходит приспособительное изменение суммарных напряжений возбуждения и торможения за счет отклонения порогов ней- рона от своих оптимальных значений, задаваемых блоками задания начальных условий 13, 14. С выходов первого блока адаптации порога 7 и второго блока адаптации порога 8 напряжения возбуждения и торможения поступают на регулируемый сумматор 9, в котором происходит вычитание этих напряжений с одновременным изменением попученной разности на величину коррекции, задаваемой источником корректирующего напряжения 10, моделирующего влияние температуры окружающей среды на биологический нейрон. Скорректированное разностное напряжение поступает с регулируемого сумматора 9 на преобразователь напряжения в частоту 11,где преобразуется в частоту, которая приходит на формирователь выходных импульсов 12.Изменение весовых коэффициентов синапсов в первых и вторых регулируемых 5 блоках синаптических весов 5и 5 можно осуществлять как вручную с блоков задания начальных условий 13, 14, так и автоматически с блоков адаптации порога 7,8 по цепям отрицательной обратной1 О связи.Введение в устройство источника корректирующего напряжения, моделирующего влияние температуры окружающей среды на биологический нейрон, блока адаптации 15 порога и блока задания начальных условий позволяет повысить точность моделирования, приблизить модель к реальному биологическому нейрону.20формула изобретенияУстройство для моделирования нейрона, содержащее преобразователи частоты в на пряжение, регулируемые блоки синаптических весов, блоки пространственно-временного суммирования, первый блок адаптации порога, первый вход которого подключен к первому выходу первого блока зада ния начальных условий, регулируемый сумматор, преобразователь напряжения в частоту, выход которого подключен к входу блока формирования выходных импульсов, выход-го преобразова- з, теля частоты в напряжение подключен к ,первому входу-го регулируемого блока синаптических весов (=1,2 и, и - число входов), выход-го регулируемого блока синаптических весов соединен с 40-ым входом первого блока пространственно-временного суммирования ( 3 =1, к к- число возбуждающих входов), выход ю -го регулируемого блока синаптических весов соединен с (в -к)-ым входом 45второго блока пространственно-временного суммирования (щ =1+кп ), о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в него дополнительно введены второй блок адаптации порога, второй блок задания начальных условий, источник корректирующего напряжения и источники входных сигналов, причем выход-го источника входных сигналов соеди-нен с входом 3 -го преобразователя ча тоты в напряжение (1 =1,.,г ), первый вход второго блока адаптации порога подключенк первому выходу второго блока задания начальных условий, выходы первого и второго блоков пространственно. временного суммирования соединены со вторыми входами соответственно первого, и второго блоков адаптации порога, первые выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам регулируемого сумматора, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения в частоту, выход источника корректирующего напряжения соединен с третьим входом регулируемого сумматора, вторые входы-ых регулируемых блоков синаптических весов объединены и подключены ко второму выходу первого блока задания начальньи условий ( =1 К ), третьи входы 4 -ых регулируемых блоков синаптических весов объединены и соединены со вторым выходом первого блока адаптации порога ( =1,К ), вторые входы м -ых регулируемых блоков синаптических весов объединены и подключены ко второму выходу второго блока задания начальных условий (11 = К+ 1,., п ), третьи входы ю -ых регулируемых блоков синаптических весов объединены и соединены со вторым выходом второго блока адаптации порога (п = К +1 и ),Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР647698, кл.067/60, 1976.2. Авторское свидетельство СССР647699,клф С 06 С 7/601 1976879608 Составитель Л. ТереховТехред Ж.Кастелевич Корректор О. Билак едактор Н. Коля ПодписСР 3/21 Тираж 748И Государственного комитета Селам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб. Заказ 972ВНИИП 0 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 фил