Устройство для моделирования функций нейрона

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 51)С 06 С 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТВУ Н АВТОРОНОМ,Ф В 5М.А. Рак ого сумматора. Устройство п 1, о т л ичто пороговый ый детектор и ИЛ-вентиль,я тем,ч порогхзначн блок содержит первый четыре выходы которь второго четыр оединены с входомначного И 2 Л-вентил ГОСУДАРСТВЕННй КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Кузнецова В.Л. РеализацияИЛ нейроноподобных элементов,В сб,: Материалы 1 Х конференции молодых ученых физико-механическогоинститута АН УССР. Секция отбора ипередачи информации. Львов, 1979,с. 80-84,(54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ НЕЙРОНА, содержащее каналы возбуждения и торможения, образованные наборами последовательносоединенных блоков взвешивания входных сигналов и входных пороговыхблоков, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью сокращения сроков воспроизведения реакции нерона, оно содержит последовательно соединенныепервый сумматор, инвертор, второйсумматор и пороговый блок, причемвыходы канала возбуждения соединеныс входами первого сумматора, а выходы канала торможения - с входами1 11388Изобретение относится к моделиро=ванию биологических процессов ипредназначено для построения нейронных сетей, и может быть использовано.в вычислительной технике, в системахуправления, в самоорганизующихсясистемах,Известен .нейронноподобный элементна И 2 Л-вентилях, содержащчй двухколлекторные инверторы-мультипликатоОры тока, четырехзначные ИЛ-вентилии пороговые детекторы Я .Недостатками известного нейронноподобного элемента являются низкоебыстродействие и большие аппаратурные затраты, а также некоторая нестабильность функционирования, снижающая точность моделирования,Цель изобретения - сокращениесроков воспроизведения реакци нейрона,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для моделирования функций нейрона, содержащее каналы возбуждения и торможения, обра. зованные наборами последовательносоединенных блоков взвешивания входных сигналов и, входных пороговыхблоков, дополнительно содержит последовательно соединенные первый сумма-тор, инвертор, второй сумматор и пороговый блок, причем выходы каналавозбуждения соединены с входами первого сумматора, а выходы канала торможения - с входами второго сумматора.35При этом пороговый блок содержитпороговый детектор и первый четырехзначный ИЛ-вентиль, выходы которыхсоединены с входом второго четырех 40значного И 2 Л-вентиля. На фиг. 1 а,б приведены принципиальная схема порогового детектораи его условное изображйние; нафиг, 2 а,б - принципиальная схемачетырехзначного ИЛ-вентиля и егоусловное изображение; на фиг. 3 -принципиальная схема инвертора-мультипликатора; на фиг.4 - принципиальная электрическая схема устройства для моделирования нейрона; нафиг, 5 - функциональная схема устройства,Устройство для моделированияфункций нейрона содержит шину 1 питания, вход 2, инжектор 3, где Т -нормированный уровень инжектируемоготока, выход 4, двухколлекторные ин 13 2верторы-мультипликаторы 5-8,первый - четвертый пороговые детекторы 9 12 соответственно с нормированными- порогами Т первый - четвертый четырехзначные И.Л-вентили 13 - 16 с нормированным уровнем "3" инжектируемого тока, пятый четырехзначный И 2 Л-вентиль 17 с нормированным уровнем инжектированного тока 6, шестой - девятый четырехзначные ИЛ-вентили 18 - 21 соответственно с нормированным уровнем "3" инжектированного тока, десятый четырехзначный ИЛ-вентиль 22 с нормированным уровнем "6" инжектируемого тока, пятый пороговый детектор 23 с нормированным порогом 6, инжектор 24 с нормированным уровнем "3" тока одиннадцатый четырехзначный ИЛ-вентиль 25 с нормированным уровнем "3" инжектируемого тока, входы 26 - 29, выход 30.Входы устройства 26 - 29 соединены с соответствующими входами инверторов - мультипликаторов 5 - 8, первые коллекторы которых подсоединены к входам соответственно пороговых детекторов 9 - 12, выходные коллекторы которых соединены с входами соответствующих четырехзначных ИЛ- вентилей 13 - 16, выходь 1 первого 13 и второго 14 которых соединены с входом пятого четырехзначного ИЛ- вентиля 17, выход которого соединен. с выходными коплекторами третьего 15 и четвертого 16 четырехзначных ИЛ-вентилей. Входы первого - четвертого четырехзначных ИЛ-вентилей 13 - 16 подсоединены к выходным коллекторам соответственно шестого - девятого четырехзначных ИЛ-вентилей 18 - 21, входы которых подключены к вторым коллекторам инверторов 5 - 8. Выходной коллектор пятого ИЛ-вентиля 17 соединен также с входом десятого четырехзначного И 2 Л вентиля 22, первый коллектор которого подключен к входу пятого порогового детектора 23, выход которого подсоединен к инжектору 24, к входу устройства 30 и к выходу одиннадцатого четырехзначного И 2 Л-вентиля 25, вход которого соединен с вторым коллектором десятого ИЛ-вентиля 22. Устройство содержит также группуканалов 31 возбуждения, группу каналов 32 торможения, сумматор 33,пороговый блок 34 и блок 35 формирования выходного сигнала,11388 30 3Каждая группа каналов 31 и 32 состоит из блоков 36 - 39 взвешивания входных сигналов и входных пороговых блоков 40 - 43 соответственно. Кроме того, группа каналов 31 возбуждения содержит сумматор 44 взвешенных входных сигналов и инвертор 45. Каждый из блоков взвешивания входных сигналов состоит из двухколлекторных инверторов-мультипликаторов 5 - 8 соответственно. Вес входа задается отношением площади выходного коллектора к площади закороченного, которая принимается за единицу. 15Устройство работает следующим образом.На входы 26 - 29 подаются сигналы в виде нормированных дискретных уровней "0", "1". "2" и "3" тока, пред- У 0 ставляюших значения возбуждающих Х и Х и торможных У и У сигналов, Сйгйалы Х Х , У 1 и У идентичны и1 Уразличаются только тем, что Х 4 и Х подаются на входы 26 и 27 возбуждаю щего канала, а У и Ух - на входы 28 и 29 тормозного канала. При этом инверторы-.мультипликаторы 5 и 6, пороговые детекторы 9 и 10 и четырехзначные И 2 Л-вентили 13,14,18 и 19 относятся к двум возбуждающим каналам, а инверторы-мультипликаторы 7 и 8, пороговые детекторы 11 и 12, четырехзначные И 2 Л-вентили 15, 16,20 и 21 - к двум тормозным каналам,35Токи, поступающие на входы 26 - 29 инвертируются и мультиплицируются на два выхода каждый двухколлекторными инверторами-мультипликаторами ,5 - 8 соответственно, Если ток Х)у поступающий на вход порогового детектора 9, меньше заданного порога Ту, (Х ( Т), то пороговый детектор 9 открывается и отсасывает через цепь своего коллектора ток с входа четы 45 рехзначного И 2 Л-вентиля 13, при этом вентиль 13 закрывается, Аналогично, если ток на входе 27 меньше заунного порога Т(ХТ ), закрывается вентиль 14, Тогда на вход четырех: значного ИЛ-вентиля 17 с нормирован 50 ным уровнем "6" инжектируемого тока поступает весь ток с его инжектора 13 а(шесть единиц), и вентиль будет отбирать на себя шесть единиц тока с инжектора четырехзначного ИЛ-вентиля 22. При этом вентиль 22 закрыт и ток на его выходе равен О, что меньше заданного порога 9 у поэтому пороговый детектор 23 открывается и отсасывает на себя три единицы тока от инжектора 24. На выходе устройства ток равен О.Если ток Х, поступающий на вход порогового детектора 9, превышает заданный порог Тх или равен ему (Х) Т 1), то пороговый детектор 9 закрывается. При этом через четырехзначный И 2 Л-вентиль 18 с инжектора вентиля 13 отбирается (3 - Х) единиц тока и на вход четырехзначного ИЛ-вентиля 13 поступает ток, равный3 - (3 - Х) = Х , Если ток Х 2 на входе 27 превышает нли равен заданному порогу Тх порогового детектора 9 (Х.Т)у то на вход вентиля 14 аналогичйым образом поступает ток Х 2. При этом через четырехзначный И 2 Л- вентиль 17 с инжектора вентиля 22 отбирается 6 - (Х +Х ) единиц тока и на вход порогового детектора 23 поступает 6 - 6 - (4+Х)1 = Х 4+Х 2 единиц тока. Если Х 4+ХЭУ то пороговый детектор 23 закрыт и от инжектора 24 через четырехзначный ИЛ- вентиль 25 отбирается 3 - (Х+Х,2) единиц тока, На выходе 30 устройства будет течь ток 3 - 3 - (Х +Х )1=1 2 Д =(Х+Х ) единиц.В случае, если Х +Х 3, на выходе130 будет течь ток, равйый трем единицам, что моделирует верхний порог насыщения нейрона.В случае, если сигналы на входах 28 и 29 превышают соответствующие пороги Т и Т, или равны им (У Т, У 3 Т), от инжектора четырехэначного ИхЛ- вентиля 22 отбирается еще (У +У) единиц тока и на вход порогового детектора 23 пдступбт 6 - 6 - (Х 1+ +Х )1 - (У 1+Уу) ) (Х+Х ) - (У+УУ) единиц тока. Дальнейшая работа происходит аналогично указанному и на выходе 30 будет течь ток 3 -13- (Х 4+ "у) - (У у 3- Е(Х ") - (У+УХ)едйниц тока.1138813Составитель Е, КапитановРедактор А. Козориз Техред А,.Бабннец Корректор Г. ОгарЗаказ 10690/38 Тираж 710 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4