Устройство для моделирования рефлекторной деятельности нервной системы

Устройство для моделирования рефлекторной деятельности нервной системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

0 П И С А Н И Е п 526912

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьоюз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.11.74 (21) 2077833/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.76. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 04.11.76 (51) М. Кл.2 б 06F 15/42

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 681.325(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

С. А. Попов даратв.еннытт

j® 1 (71) Заявитель

Казанский ордена Трудового Красного Знамени го университет им. В. И. Ульянова (Ленин (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕФЛЕКТОРНОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЪ|

Изобретение относится к области моделирования нервной системы. Оно может быть использовано в моделях нервной системы, а также в системах автоматического управления с целью предотвращения аварийных ситуаций.

Известно устройство для моделирования некоторых форм деятельности нервной системы, содержащее запоминающие элементы, управ.ляющие замыканием и размыканием электрической цепи.

Возможности этого устройства ограничены тем, что вне связи с опознающими устройствами персептронного или неперсептронного типов оно не позволяет моделировать образование связи между сложными комбинациями сигналов, поступающих на рецепторы нервной системы со сложной комбинацией сигналов, поступающих на эффекторы (исполнительные органы) животного.

Из известных устройств для моделирования рефлекторной деятельности нервной системы наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования условного рефлекса, содержащее 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 выходом регистра опроса, накопитель основной информации, соединенный с первым входом регистра вывода информации, выход которого соединен с входом блока постоянной ассоци5 ативной памяти, группу индикаторов соответствия.

Использование в устройстве ассоциативной памяти превращает его в опознающее устройство и позволяет моделировать образование

1ð связи между сложными пространственными комбинациями сигналов, поступающими на рецепторы животного со сложной комбинацией сигналов, подающихся на эффекторы (исполнительные органы) животного.

15 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

20 возможном ее результате и отказ от действий, которые в прошлом приводили к нежелательному (отрицательному) результату.

Цель изобретения — расширение класса решаемых устройством задач, а именно модели25 рование 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 (отрицательно30 му) результату.

ПОСТЯВЛЕНН2Я ЦЕЛЬ ДОСТИ! BeTCß ТЕМ, ITO В устройство 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 долгозременной ассоциативной памяти, 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 задержки — 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 входо 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 долговременной ассоциативной 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 элементов «И» и группу 12 элементов задержки.

Регистр опроса соединен с одним из входов накопителя признаков, выход накопителя признаков — с одним из входов группы 6 индикаторов соответствия, связанной с входом узла последовательного считывания многозпачногo ответа, выход которого соединен с шипами считывания накопителя основной информации и с шинами считывания накопителя признаков. Выход накопителя основной 1!.11рормацип и один из выходов накопителя признаков соединены с входами регистра 9 вывода информации.

Кроме этого, выход узла последовательного считывания многозначного ответа через группу 12 элементов задержки соединен с первым входом группы 11 элементов «И», второй вход

526912 ко Opо! о си». ;JJJ с выходом груJJJ.,J 111 элемеп(>О o «(- (1: >>

Выхс>д;ру:1пы 11 элементов «И» подключена к Îд:1ому пз ВYOJOH группы 6 индикато5 ров соо,!3cгсти1». Выход регистра 9 вывода информации пз блока долговременной ассоцп1!п113цой памяти оединен с входом блока 3 постоянной ас оциативной памяти. Блок 2

Опсрат!!»!ci! ассоциативной памяти содержит

10 регистр опроса 13, вход которого соединен с входом регистра 4 опроса блока долговременной ассо гпатиипой памяти и с входом устройсп3а и:!Слом, регистр 14 ввода информации, Вход ко "Îp01 с!3язан с выходом регистра 9

15 вывода информации из блока долговременной

accoJII!2! JIJ3noй ВB»;1! II, накопитель 15, входы которог0 подключены к выходам регистров ! 3 и 14.

Выход блока 3;юстоянной ассоциативной

20 lt JI »Tl! coc;(Hl; Jl c См 13YOJQYI г(3уппы индикатО()ОВ c00 Ве с 13. !11, !10TopLiIH связан с ВыхОдОм пако1 ител» 5 прнзпак0!3. Этот же выход блока

3 сос.l,;::Icn с одним из входов регистра опроса

13 блока операп1впой ассоциативной памяти.

Другой выход блока 3 постоянной ассоци2 !ив-:ой 1 амяти сос (HIICII с входом группы 10 элемеп!3ои «HL» и с шинами «гашение» накопител» 15 блока оперативной ассоциативной

30 памяти.

Устройство работает следующим образом.

В реп!сир 4 Опроса блока долговременной

2cc0öIJ21HJ3íoé памяти вводится информация (пр!12132к 0!Jpoca), предс1авленная дискретными электрическими сигналами. Одновременно опа поступ-.åò на входы регистра опроса

13 блока оперативной ассоциативной памяти, In1 !10 11рохо. !ит (BJ!Ce !3 блок 2, TBH как 112 IIIHпу «запись» регистра 13 опроса не подается сигнал с !II= õo;(2 блока 3 постоянной ассоциативно" IJB>!HTH. Она, таким образом, даже не

02!JHc! lB !ccc>! H регистр опроса 13.

Затем и IIBIY0JJIJJcле 5 признаков произио(! Jc» лип чсс Ое cpaal!0>1!!e признака опроса, ! аход»щсгOc» !3 регистре опроса с признаками, хран>пцнсис» в ячейках накопителя 5 признаков. Одновременно все элементы памяти регистра опроса 4 переводятся в исходное состояние. Регистр готов к вводу в него новой информации.

В результате операции логического сравнения В каждой 11чсйl с накопите !я 5 п(ЗизнакОВ, в которой nе Об;1аружено соответственно хранящейся и пей информации с признаком onp0c !, Вы о абатыиаст с>! элек1(31В1сский cHI HBJI, которыи поступает с Выхода 16 накопителя 5 в группу 6 индикаторов соответствия. В ре: ..— Втатс - то 0 ьсе ипдикатсры, связанные с эпгмн ячейками, псзсмагничиваются. ИндикаИ тор, па который не I.oñòónnë электрический сигнал, соединен с ячейкой, в которой обнаружено соответствие с признаком опроса. Таких ячеек в накопителе 5 и соответственно ипдпкаторои !3 груш .е G может оказаться не65 сколько.

526912

Г

После изменения индикаторами в группе 6 своего состояния узел 7 последовател? ного считывания многозначного ответа посылает сигнал считывания в селект. рующую шину в накопитель 8 основной информации 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 регистр вывода 9 поступает инфоомлпия, которая затем вводится в блок 3 постоянной ассоциативной памяти и в регисто 14 пчоча п??фоомации в блок 2 оперативной ассоциативной памяти. Из регистра 14 онл BBO,": ?тся в накопитель 15 блока 2 оперативной ассоциативной памяти и записывается и пеов ю ячейку.

В блоке 3 постоянной ассоциативной памяти происход?гг логическое сравнение поступившей в него 11? с!?оомации с той, что хоанится

В ЕГО ПЛМЯтИ ПОИЗНаКОВ. R пвэстЛЬтгтЕ тЛКOT0 сравнения на вь?ходах блока 3 либо пе появляется никакого сигнала, л?160 по в,ляется сигнал на очном из его выходов 17 1?ли 18.

В том сл ?ле, если HB выходах блока 3 не появляется никакого сигнала, ° то мп"елиоует индифс!?ере??тнь?е для организма ?HI?R01HOT о значения поступt?BIT?PI? в Hp"и ипс??оо? лции, ЧЕРЕЗ НЕКотОПОЕ ВОЕМЯ, КОТОРОЕ 0 ОЕ ?ЕЛЯЕтСЯ

ВЕЛИЧИНОЙ BRДЕОжКИ СИГНаЛЛ. ппоХО.?ЯП?Е.О ПО пепи блока 1,чоat.oB!?P??eHF OTTI,"-.ceo !TTRòF?RHoé памяти, бчокл 3 постоянной лссп??1?лтпв? ой памяти, грчт пь? 10 элементов «НЕ», о ппы 11 элементов «И», TTB выходе гомппы 1! элементов «И» появляется сигнал, пеоевочя?11. и в Hv левое (исходное? состоян Тр 1?1??икатор я ейки, оасположенно," TI".ïopoå÷cROT То Н001р я?ейки. из которой то."",:ко то с?итып . а-.?. и?гфоох?л1?ия. Вое ?я ."-лчеож«T? PT!cnv.?л. в?? одя?него из ЗЛа 7 В ГрМППЕ 12 "-ЧЕ?оптов .ЛдЕп".С?с . ?0Л?KFIo быть соответствуюп? ?м 06?? BRO?! c ..пп. е?сTHpoR lHo с впеменем згдер?кки сиг? àлл г блоках 8,9,3ч10.

Затем зел 7 поссловаел?.ного счит??вл?ия

МНОГОЗНаЧНОГO ОтВЕта ПОСЬ?ЛаЕт СПГНЛ T и ШИн считывания той я ейки бчока;?олговоеменHclH ассоциативной т?амяти, кото",ля плспс. Io?кена T?p??ocpp1cTROIIHo посче той. пз котооой толь?со что с ?пт? IRRлас?., 1 нс??оомлппя.

Из нако?;.?теля 5 поил??акоп ???акппитсля 8

0СНОВНОп ??нс??оомлпии B OCT"?CTT? 9 R?".R01R 110ступает новая инс!?ормлпия, 1?з Оег??стпа 9 онл вводится R олок 3 постоянной ассо иат??г??ой памяти и в регисто 14 вго.?л инс!?оох?лц??и в

6.IQK 2. Из оегистпл 14 она вводится г. F?àt oПИтЕЛЬ 15 ОЛОКа 12 Or.ЕОЛ??"1?Ой BCCO!TT?aт»Bной памяти и загись??аетсч вп птоп -?о я?е??к?.

В то1? сл, чле. если в и змльтлте .?с.гччсского сравнения 1?псЬоомлпии .плняп<.сйся в памяти признаков блока 3, с пнформлпией, RHoBB в него поступивп?ей, на в??ходах 17 11 18 блока

3 не появляется сиги.-.ла, сигнал, поошедший с выхода узла 7 вновь T?ooxo",T?T. группу 12 элементов задержки и группу !1 элементов «И»

1О

2д

3с?

60 б5

6 и перемагничпваст в нулевое (исходное) состояние ипдпкатор следующей ячейки памяти бло"a 1. К ?формация из этой ячейки аналогично вгодится в блок 3 постоянной ассоциативной памяти, в регистр 14 и записывается в третью ячейку накопителя 15 блока 2.

Если в результате логического сравнения информации. хранящейся 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 «Га?пение» информации в накопителе 15 блока 2 и стирает всю записанную в накопителе 15 информацию.

Сигнал с выхода !8 блока 3 поступает также в группу 10 элементов «НЕ», выход котооого соединен с одним из входов группы 11 элементов «И». В результате этого сигнал, появляющийся на выходе группы элементов задеожки 12 не чь?зывает сигнала на выходе группы 11 элементов «И». Индикатор соответствия следм?оие?? по счету ячейки долговременной Rcco!THB?TIBHot? памяти не перемагничигается таким образом в нулевое состояние.

Узел 7 последовательного считывания много"-начного ответя посылает сигнал считывания в се.1e!I?npvtott!vto IIII?Hx в накоп??тель 8основной инс!?ормлппи It в накопитель 5 поизнаков R ту ячейку. в которой было обнаочжено ссответствие с поизнаком опроса и которая стоит теперь первой в пепи считывания многознлчного ответа.

ТЛ??с! оомлпия из этой яче???с?? поступает аналоги?но в блок 3 постоянной ассоциативной пл,?ят?? и в блок 2 опеоативной ассоциативной

? лмяти, в котором записывается в пеовую яче??км накопителя 5. Лна чогично информация !?R я?еек, стоящ??х непосоечственно

TTocле ячейк??. в блоке лссопиативной долго". ?е;?еп??ой памяти. HR котооой только что был в??велена пнс?попран??я. Rh?BOчится в регистр

9. ввод??тся R блок 3 и запись?вается в блоке

2 в пооячке очередности чо тех пор, пока на од?.пм пз выходов 17 или 18 блока 3 постоянпо?? ассоцпат??вной памяти не появится сигнал.

В том с. чае, если B пезмльтате очередного лог?. ?еского соав ен??я»Hoor?i!a!IIII?, пост1спившей в блок 3 с информацией. хранящейся в

ЕГ0 ПаМЯтч ППИЗНаКОВ. СИГНаЛ ПОЯВЛЯЕТСЯ На вь ходе 17 (CIIBHBл имитирует целесообразность, желательность для животного состояния, поедстлвляемого ??нс!?оох? апией, поступившей в б.чо? 31, этот сигнал поступает в rpynHv 6 T?TTHT?TIRTOOOR соответствия и переводит

Rcp индикаторы в единичное состояние.

Вследствие этого цепная пеакц??я извлечения инфоомлпп?? пз блокл 1 долговременной лссош?лтивппй памяти ппекра?цлется. Сигнал с выхода 17 блока 3 постоянной ассоциативной памяти поступает также на один из входов регистра опроса 13 блока 2 оперативной л социативной памяти, а именно на шину

«Запись». В результате сигналы, поступл?0?цие

526912 на вход устройства в целом, вводятся в регистр 13 опроса. Происходит опрос блока 2 оперативной ассоциативной памяти. В результате операций логического сравнения в накопителе 15 блока 2 из накопителя 1; выводится информация, ассоциативно связанная с той, с которой обнаружено соответствие поступающей в регистр 13 с входа устройства. Вывод этой информации из блока 2 имитирует осуществление деятельности по намеченному плану.

Гашение информации B блоке 2 сигналом, 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 шина «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 и через элемент залержки соответственно.

Таким образом, предложенное устройство позволяет моделировать представление о возможных действиях в какой-либо гитуапии, представление о результате этих действий и отказ от такой серии действий, которая в прошлом приводила к нежелательному (отрицательному) результату, осуществление выбранной на основании желательности конечного результата серии действий, что является расширением класса решаемых устройством задач.

Формула изобретения

Устройство для моделирования рефлекторной деятельности нервной системы, содержащее блок постоянной ассоциативной памяти и блок долговременной ассоциативной памяти, который содержит регистр опроса, вход кото5

)О

35 т(\

poI o IIBляется Bxo+03I устройства, накопите.зь признаков, первый вход которого соединен с выхо70» регистра опроса, накопитель основной информаттии, соединенный с перчьтхт входом регистра вывода информации, выход которого соединен с вхочом блока постоянной ассоццатигцой па тяттт, группу индикаторов соответствия, отл и ч а ю щее с я тем, отто, с целью рагтпипсния класса ретттаемых за..тач, в устройгтво введен блок оперативной ассоциативной памяти, который содержит накопитель. выход котопого является выходом устройства, регт.гтр опроса. выход которого гоедицен с пепвьтм входом накопителя. а яепвый и втопой входы соединены соответственно с вхо Iом х стпойства и с пепвым вттходом блока постоянной ассоциативной памяти, пегистп ввода ттттт1топмации. выход котопого соединен с вторытт входом накопителя, а вход — г вьтходом регистра вывода инт1торматтии блока долговременной ассопиативттой памяти, котоРЫй .тОПОЛНИтЕЛЬНО СО7ЕПжИт ГПУППЫ ЭЛЕМЕНтов «1Л». элементов «НЕ», элементов задепжки и узел последовательного гчитывания многозначног0 ответа, вход которого соединен с выходом группт.т индикаторов соответствия, а выход соедцнетт с втопт.т т Рход0хт накопителя ппттзнаков, входом ттат<опителя основной информапиц и через группу элементов задеттжт<тт — г пет вт-.т л входом груттпьт элементов «1Л», втопой вход т.оторой чепез группу элементов

«НГ» гос IHHcH с вторым выходом блока постоянной ассоциативной памяти и с шиной

«Гатпецие» информации накопителя блока оператттвттой ассоциативной памяти, а вы од гоедиттен с первым вхолом группы индикаторов соответствия, второй вход которого соединен г первьттт выходом накопителя признаков и первым выходом блока постоянной асгоциативцой памяти, причем второй выход накопителя признаков соединен с вторым входом регистра вывода информации блока долговременной ассоциативной памяти, 526912

Составитель И. Хазова

Тежред 3. Тараненко

Корректор А. Дзесова

Редактор Т. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2261/4 Изд Хе 1646 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. 4/5