Модель нейронной сети

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет " С 06 С 7/60 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088, 8) Дата опубликования описания 23.10.82 н,1 стд .дг.(54) МОДЕЛЬ НЕЙРОННОЙ СЕТИ Изобретение относится к моделированию нервной системы и может быть использовано в исследованиях нервной системы как запоминающего устройства и как устройства, перерабатывающего инФормацию.Устройства, моделирующие нейронные сети, обладающие ассоциативной памятью, известны. Любое ассоциативное запоминающее устройство можно считать одним из таких устройств, моделирующим нейронную сеть как.минимум с Функциональной, Феноменологической стороны. Особый интерес для неврологии представляют такие устройства, которые построены иэ технических аналогов нервных клеток моделей нейронов.Известна нейронная сеть1).Однако эта многослойная сетьдревовидная. Так, если число информационных входов в сети равно и, то число моделей нейронов первого слоя . должно быть равно или больше и, второго слоя - равно или больше и 2, третьего - из и т.дТ.е. имеется степенная зависимость количества ней ронов от количества слоев сети.Наиболее близкой к изобретению является модель нейронной сети, содержащая модели нейронов, каждаяиз которых состоит из триггера, нулевой вход которого подключен к входу сброса модели нейрона, единичный вход триггера соединен с выходом первого элемента И, входы которого подключены к входам элемента ИЛИ и соединены с информационным входом и выходом 10 записи - считывания модели нейронасоответственно, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера, выход второго элемента И подключен 15 к входу генератора. импульса, выходкоторого является выходом модели ней" рона, модели многовходовых нейронов, каждая иэ которых состоит из сумматора, пряьые входы которого соедине н св ходами модели многовходовогонейрона, тормозящий вход которого подключен к инверсному входу сумма" тора, выход которого соединен с входом порогового элемента, выход кото рого подключен к генератору импульса, выход которого является выходом модели многовходового нейрона, управляющий вход порогового элемента соединен с входом регулирования по рога срабатывания модели многонхолового нейрона, и .модели тормозящих нейронов, каждая из которых состоит из генератора импульса, выход которого через инвертор подключен к выходу. модели тормозящего нейрона 21.Недостатком известного решения5 является то, что в устройствах с.большим числом моделей нейронов в строке число элементов связи, т.е."запоМинающих входов" оказывается столь велико, что изготовление уст ройства становится затруднительным,Цель изобретения - упрощение моделиУкаэанная цель достигается тем, 15что в модели нейронной сети, содер-.жащей модели нейронов, каждая из которых состоит из триггера, нулевойвход которого подключен к входу сброса модели нейрона, единичный входтриггера соединен с выходом первогоэлемента И, входы которого подключены к входам. элемента ИЛИ и соединены с информационным входом и входомзаписи - считывания модели нейронасоответственно, выход элемента ИЛИ25подключен к первому входу второгоэлемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера,выход второго элемента И подключенк входу генератора импульса, выходкоторого является выходом моделинейрона, модели многовходовых нейронов, каждая иэ которых состоит иэсумматора, прямые входы которого соединены с входами модели многовходового нейрона, тормозящий вход которой подключен к инверсному входу сумматора, выход которого соединен свходом порогового элемента, выход которого подключен к генератору импуль са, выход которого является выходоммодели многовходового нейрона, управляющий вход порогового элемента соединен с входом регулирования порогасрабатывания модели многовходовогонейрона, и модели тормозящих нейтроновкаждая иэ которых состоит из генератора импульса, выход которого через инвертор подключен к выходу модели тоРмозящего нейрона, модели нейРонов образуют матрицу и х щ, причем входы сброса моделей нейронов каждой 1-1 (1 = 1, 2,и) строки подключены к 1-ому разряду и разрядной шины сброса, каждый 1-й разряд и разрядной шины записи - считывания соединен с входами записи - считывания моделей нейронов 1-й. строки ичерез Т-ю модель тормозящего нейрона с тормозящим вхо дом 1-й модели многовходового нейрона, выход которого подключен к (1+1)- 60 ому разряду шины записи - считывания, 3 -й (3 = 1, 2, , в) разряд входной информационной шины соединен с информационными входами моделей нейронов 1"ого столбца, выходы которых подклю чены к 3-ому разряду выходной информа ционнойшины, выходымоделей нейронов 1-й строки соединены с соответствующими входами 1-й модели многовходового нейтрона, вход регулирования порога срабатывания нейрона соединен с"ым разрядом и-разрядной шины регулирования порога срабатывания.На фиг. 1 приведена структура модели нейронной сети; на фиг. 2 - структура модели нейрона; на фиг. 3структура модели тормозящего нейрона;на фиг. 4 - структурй многовходовогонейрона. Модель нейронной сети (фиг. 1)содержит входную разрядную информационную шину 1, и разрядную шину 2записи - считывания, и Разрядную шину3 сброса, модели нейронов 4, модели .тормозящих нейронов 5, модели многовходовых нейронов б, и разрядную шину 7 регулирования порога срабатывания и в разрядную выходную информационную шину 8.Модель нейрона 4 (фиг. 2) содержит первый элемент И 9, триггер 10,элемент ИЛИ 11, второй элемент И 12и генератор 13 импульса.Модель тормозящего нейрона 5(фиг 4) содержит сумматор 1 б, поро-говый элемент 17 и генератор 18 импульса,Модель работает следующим образом.Запись. информации. На входы соединенные с информационными входами моделей нейронов 4, поступает какое- нибудь число в прямом.и в обратном коде одновременно (например комбинация 0110, соответствующая числу 01).На шину записи - считывания свободной ячейки (первой строки, например,первой ячейки) поступает сигнал записи от коммутатора (не показан).В первой ячейке в состояние "1" переводятся элементы памяти второй и третьей модели нейрона 4. В дальнейшем модель нейрона, триггер которой перешел в состояние "1", вырабатывает сигнал как в том случае, когда сигнал поступает на ее информационный вход, так и в том случае, когда сигнал поступает на вход, соединенный с шиной 2 записи - считывания.Пусть в первой ячейке заиисано двоичное число 01, т.е. записано 0110, а во второй двоичное. число 10 в прямом и в обратном коде, т.е.1001.Если теперь на информационные входы устройства поступает двоичное.число 01 в прямом и в обратном коде,т.е. 0110, то пусть оно записываетсяв очередную свободную ячейку. Одновременно возбуждается вторая и третья модели нейронов 4 в первой ячейке. Во второй ячейке не возбуждается ни одна иэ моделей нейронов 4.Если порог возбуждения (срабаты. вания) модели нейрона 6 установлен таким, что она возбуждается при отсутствии сигнала на ее тормозящем входе и при наличии сигналов на 50 ее.входов, соединенных с выходами моделей нейронов, эта модель возбуж дается в первой ячейке и посылаетсигнал в шину "запись - считывание" второй ячейки. В результате воэбужда 1 отся первая и четвертая модели ней-. рона 1 во второй ячейке. На выходах 15 сети вслед эа комбинацией 0110 с некоторой задержкой появляется комбинация сигналов 1001. Модель нейрона второй ячейки при этом не возбуждается, так как на ее тормозящем вхо" 2 О де будет сигнал с выхода модели тормозящего нейрона 5 второй ячейки. Таким же образом при участии модели тормозящего нейрона предотвращается возбуждение модели нейрона той ячейки, в которую записывается информация,Таким образом, благодаря .введенным связям между моделями нейронов резко упрощается модель нейронной . сетй,:, обладаюцей ассоциативной памятью. Формула изобретения35Модель нейронной сети, содержащая модели нейронов, каждая из которых состоит иэ триггера, нулевой вход которого подключен к входу сброса модели нейрона, единичный вход тригге ра соединен с выходом первого элемента И, входы которого подключены к входам элемента ИЛИ и соединены с инФормационным входом и входом записи - считывания модели нейрона соот ветственно, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера, выход второго элемента И подключен к входу генератора импульса, выход которого является выходом модели нейрона, модели многовходовых нейронов,каждая из которых состоит иэ сумматора, прямые входы которого соединены с входами модели многовходового нейрона, тормозящий вход которой под,ключен к инверсному входу сумматора, выход которого соединен с входом порогового элемента, выход которого подключен к генератору импульса, вы" ход которого является выходом модели многовходового нейрона, управляющий вход порогового элемента соединен с входом регулирования порога срабатывания модели многовходового нейрона, и модели тормозящих нейронов, каждая из которых состоит из генератора импульса, выход которого через инвертор подключен к выходу модели тормозящего нейрона, о т л и ч а ю ц 1 ая с я. тем, что, с целью упрощения модели, модели нейронов образуют матрицу и х щ, причем входы сброса моделей нейронов каждой г-й (1 = 1, 2,и) строки подключены к 1-ому разряду и разрядной шины сброса, каждый 1-й разряд и разрядной шины записи - считывания соединен с вхо.дами записи - считывания моделей нейронов 1-й строки и через 1-ю модель тормозящего нейрона с тормозящим входом 1-й модели многовходового нейрона, выход которого подключен (1+1) "ому разряду шины записи - считывания, 1-й ( 1, 2, , в) разряд входной информационной шины соединен с информационными входами моделей нейронов 1-го столбца, выходи которых подключены к у-ому разряду выходной информационной шины, выходы моделей нейронов 1-й строки соединены с соответствующими входами 1-й модели мно" говходового нейрона, вход регулирования порога срабатывания нейрона соединен с х-ым разрядом и разрядной шины регулирования порога срабатывания.Источники информации;принятые во внимание при экспертизе1. Грановская Р. М., Ганзен В. А. Одна из возможных моделей сети, отличающаяся ассоциативной памятью.В кн. : Оперативные и постоянные запоминающие.устройства, М.-Л., фЭнергияф, 1964, .с. 179-186.2Кохонен Т. Ассоциативная память. М., фМир", 1980, с. 213 (прототип).968827 Составитель А. Яицковедактор Л. Лукач Техред А.Бабинец Кор р И. Кост к ш Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная 8177/78 Тираж 731ВНИИПИ Гссударственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р Подписноеомитета СССРоткрытий.ская наб., д. 4/