Устройство для моделирования адаптивного нейрона

Устройство для моделирования адаптивного нейрона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ii) 5536>>

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.05.75 (21) 2) 38806/24 (51) М. Кл. G0667/60 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) ОпУбликовано 05.04.77. Бюллетень A - 13 (53) УДК 681.333(088.8) (4б) Дата опубликования описания 11.07.77

Государственный номитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и OTKpblTNM (72) Авторы изобретения

С. Н. Гринченко и С. Л. Загускин

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государ университет (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ АДАПТИВНОГО

НЕЙРОНА

Изобретение относится к области моделирования нейронов и может найти применение в бионике, в частности, нри создании управляющих енсом роботов.

Известно устройство для воспроизведения функциональных свойств нейрона, принцип действия которого основан на цреобразованин энергии, получаемой от некоторого источника (1) .

Известное устройство не обеспечивает воспроизведения функциональных изменений размеров .1О сомы нейрона и аксонного холмика.

Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому является устройство для моделирования адаптивного нейрона, содержащее сумматор, последовательно соединенные блок прост- 15 ранственно-временного суммирования, первый функциональный преобразователь и блок экстремального регулирования, последовательно-соединенные регулируемый источник энергии и второй функциональный преобразователь (21. 20

Это устройство также не обеспечивает воспроизведения некоторых механизмов влияния структурно- метаболических.процессов сомы нейрона на его функциональную активность, и в частности, функциональных изменений размеров сомы нейрона и аксонного холмика.

Целью предполагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей модели нейрона.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок задания диаметра сомы нейрона, блок задания диаметра аксонного холмика нейрона и последовательно соединенные блок фор. мироваиия уровня дисбаланса энергии, третий функциональный преобразователь и блок вычисления разности, выходом соединенный со вторым входом второго функционального преобразователя, выход блока задания диаметра сомы нейрона соединен со вторым входом блока вычисления разности, выход блока задания диаметра аксо.лого холмика нейрона подключен через сумматор к третьему входу второго функционального преобразователя, выход блока пространственно-временного суммирования соединен с четвертым входом второго функционального преобразователя и со входом блока формирования уровня дисбаланса энергии, выходом соединенного со вторым входом блока экстремального регулирования, выход которого соединен с пятым входом второго функционального

553635 преобразователя и со вторым входом сумматора, вход регулируемого источника, энергии соединен с выходом второго функционального преобразователя, выходом устройства и вторым входом первого функционального цреобраэователя, а выход — с третьим входом блока экстремального регулирования, выход третьего функционального преобразователя подключен к шестому входу второго функционального преобразователя, входы блока йространственновременного суммирования являются входами устройства, На чертеже изображена функциональная схема устройства. Устройство для моделирования адаптивного нейрона содержит и входов 1, подключенных к блоку 2 пространственно-временного суммирования, первый функциональный преобразователь 3, блок 4 экстремального регулирования, регулируемый источник 5 энергии, второй функци(зналып>(й преобразователь 6, блок 7 формирования уровня дисбаланса энергии, третий функциональный преобразователь 8, блок 9 вычисления разности, блок 10 задания диаметра сомы нейрона, сумматор 11, блок 12 задания диаметра аксонного холмика нейрона, выход 13.

Принцип работы устройства состоит в следующем. На входы 1 поступают входные воздействия, x;(i = 1,...,n) суммирую(диеся в блоке 2 простран ственно- временного суммирования, выходом которого является величина суммарного входного воздействия Хвх.l В функциональном лпеобразователе 3, ( реализующем зависимость р Гх,„, эта

Ю

Вх 1 ВХ величина преобразуется в величину сигнала, харак(й теризующего уровень дисбаланса энергии Е»н, вызванного входным воздействием, причем величина выходного сигнала нейрона У выступает в качестве одного из аргументов функции FI

Помимо функционального преобразователя 3, величина суммарного входного воздействия Хвх поступает на блок 7 формирования уровня дисбаланса энергии, осуществляющий функциональное преобразование этой величины в сигнал, характери(г1 зующий уровень дисбаланса энергии Е», вызванного скоростью изменения входного воздействия:

Блок 4 экстремального регулирования осуществляет поиск минимума функции 0, зависящей от уровня энергетических затрат Еф на функциональное поведение нейрона (вырабатываемых в регулируемом источнике 5 энергии со» ласно зависимости E p (y(< .е > <)) (S) где S — дискретное время, К вЂ” целое положи ельное число. (г1 и от уровня дисбаланса энергии Е„,;, вызванного скоростью иэменения входного воздействия

Прн этом величина дз(сб,панса энергии г.(выступает в качестве параметра настройки вх поискового алгоритма, Величина выхода блока 4 экстремального регулирования Ghee воспроизводит первую составляющую динамического порога активации нейрона— изменения диаметра его аксонного холмика. Значение самой величины диаметра аксонного холмика воспроизводит выходная величина блока 12 задания диаметра аксонного холмика h>. Величины

10 ь Ь и Дэ =1("4 Ъ (последняя операция осуществляется в сумматоре 11) влияют как параметры на второй функциональный преобразователь 6.

Помимо влияния на блок 4 экстремального (гъ регулирования, величина дисбаланса энергии Евх, вызванного скоростью изменения входного сигнала, влияет и на третий фущсциональный преобразователь 8, реализующий функцию вида (2) ? .р. е „ 6 (2) О пРИ -Д (Е „(4 (2) I nPu F» сф еее е е (Е „, К) Здесь переменная! 6 задает полосу "нечувствительности", или "невлияния" параметра Ч на второй чО функциональный преобразователь 6 и на блок вычисления разности 9.

Величина выхода третьего функцИонального преобразователя 8 Ю, воспроизводит вторую составляющую динамического порога активации нейаь рона — изменения диаметра его сомы. Значение самой величины диаметра сомы воспроизводит выходная величина блока 10 задания диаметра.сомы (O) (0) нейрона Ьг. Величины и и Ьг = h> — Язв (последняя операция осугцествляется в блоке 9 вычисления разности) влияюткак параметры на второй функциональный преобразователь 6.

Итак, второй функциональный преоб;,азователь 6 реализует функцию

Д-Г (X E,ÜÈ,((,,hH И ), аргументом которой является величина суммарного входного воздействия Хвх, а параметрами — энергетические траты на осуществление функциональной о активности Еф и компоненты динамических и суммарных порогов активации нейрона.

Таким образом, введение указанных блоков и соответствующих связей позволило воспроизвести

55 некоторые механизмы влияния структурно-метаболических процессов в соме нейрона на его функциональную активность, и в часгности, функциональные изменения размеров самы нейрона и аксонного холмика нейрона, >.e. обе(псчнл«рас(иирение функ60 ционалыцях воэм(ж и стсй ус р«й.ана.

55 3635

Составитель И. Эагорбинина

Техред И. Асталош

Редактор 3, Трофимов

Корректор А. Власенко

Заказ 194/39

Тираж 509 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров ГССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская нао.. ic 4, 5

Филиал ППП" Патент", г. Ужгород. ул,!1роектная, 4

Формула изобретения

Устройство для моделирован:!я ада!ггивного нейрона, содержащее сумматор, последовательно соединенные блок пространственно-временного суммирования, первый функциональный преобразователь и блок экстремального регулирования, последовательно соединенные регулируемый источник энергии и второй функциональный преобразователь, отл и ч а ющ ее ся тем, что, с целью рас- 111 ширеиия функциональных возможностей, оно содержит блок задания диаметра сомы нейрона, блок задания диаметра аксонного холмика нейрона и последовательно соединенные блок формирования уровяя дисбаланса энержи, третйй функциональный пре- @ образователь и блок вычисления разности, выходом. соединенный со вторым входом второго функционального преобразователя, выход блока задания диаметра сомы нейрона! соединен со вторым входом блока вы. числения разности, выход блока задания диаметра 1!!П аксонного холмика нейрона подключен через сумматор к третьему входу второго функционального преобразователя, выход блока пространственновременного суммирования соединен с четвертым входом второго функционального преобразователя и со входом блока формирования уровня дисбаланса энергии, выходом соединенного со вторым входом блока экстремального регулирования, Bblxofl, которого соединен с пятым входом второго функционального преобразователя и со вторым входом сумматора, вход регулируемого источника энергии соединен с выходом второго функционального rtpeобраэавателя, выходом устройства и вторым входом первого функционального преобразователя, а выход — c третьим входом блока экстремального регулирования, выход третьего функционального преобразователя подключен к шестому входу второго функционального преобразователя, входы блока пространственно-временного суммирования являются входами устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство Р 494752, G 06 G 7(60, 1975.

2. Авторское свидетельство К 224892, G 06 G 7/60, 1968.