Устройство для моделирования адаптивного нейрона

Устройство для моделирования адаптивного нейрона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

) (61) Дояолиительиое к авт. свид-ву ! (22} Заявлено 28.05.75 (21) 2138809,"4 с присоединением заявки ¹

Z (5i) М. Кл, 6 06 G 7/60

Гасударстааихый хаымтат

Саввтв Иааиетраа СС6Р аа диац аыфатаиМ а а1KpblTNM (23) Приоритет

j (43) Опубликовано 05.06.77. Бюллетень № 21 (53) УДК

681333 (088.81 (45) Дата опубликовании описания 13.04.78

{72) 1 вторы изобретения

С. H. Гринченко и С. Л. Загускин (71) Заявитель

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (S4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ АДАПТИВНОГО НЕЙРОНА

Изобретение о носится к области моделирования нейронов и может найти применение в бионике, в частности, при создании управляющих cHGTcM роботов.

Известно устройство для воспроизведения функциональных свойств нейрона, припщп действия которого основан на преобразовании энергии, получаемой от некоторого источника (15.

Известное устройство не обеспечивает воснроизвецешгя функциональных изменений размеров сомы нейрона и аксонного холмика.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования адлгпгвного нейрона, содержащее послело- 1а вательпо соединенные блок пространственно-временного суммирования и первый функциональный преобразователь, последовательно соединенные регулируемый источник энергии и второй функциональный преобразователь (25. 20

Это устройство также не обеспечивает воспроизведения энергетического механизма регуляции чувствительности и усиления входных сигналов в нейроне, проявления когорого наблюдаются в цитохимнческих экспериментах. 2S

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей модели нейрона.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенное устройство введены блок формирования уровня дисбаланса, блок вычисления целевой функции отптимиэацин, блок оптимизации коэффициентов чувствительности, второй регулируемый источник энергии, третий функциональный преобразователь, I1 дополшггельных регулируемых источников энергии и и блоков умножения, выходы которых соединены с соответствуюгцими входами блока пространственно-временного суммирования, первые входы — с соответствующими входами устройства и входами соответствующих дополнительных регулируемых источников энергии, выходы которых подключены ко вторым входам соответствующих блоков умножения, к третьим входам которых подключены соответствую1цие выходы блока оптимизации коэффициентов чувствительноспь Выход блока формирования дисбаланса энергии подключен к первому входу BTopol o ре1 gлируемого нсточш1ка энергии, выход когорого соединен с первым входом блока онтимиэащги коэффициентов чувстви1ельности, ко второму входу которого подключен выход гретьего функциональС< 1I BB.ног< преобразователя вход которого соединен с выходом блока формирования ур<>вня дисбаланса энергии. Выход блока вычисления целевой функции оптимизации подключен к трегьему входу блока оптил<изации коэффициентов чувстви сельносги, первый вход к выходу блока формирования уровня дисбаланса энерг><><, а второй вход к выходу первого регунируелюго источника энергии.

Первый вход первого функци<:<ального преобразователя соединен со входом блока формирования уровня дисбаланса энергии и со вторым входом второго функционального преобразователя, выход которого является выходом устройства и подключен ко входу первого регулируемого источника энергии и ко второму входу первого функционального преобразователя, выход которого соединен со вторым входом второго регулируемого источника энергии.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для моделирования адаптивного нейрона содержит и входов 1, о дополнительных регулируемых источников 2 энергии, и блоков 3 умножения, блок 4 ITpocTpBHcTBeHHD-временного суммирования, первый 5 и второй б функционаньIII Ie преобразователи, регулируемый источник энергии 7, блок 8 формирования уровня дисбаланса энергии, второй регулируемый и точник 9 энергии, блок 10 оптимизации коэффициентов чувствительности, третий функциональный преобразователь 11, блок 12 вычисления целевой функции оптимизации и выход 13 (потоки энергии на схеме обозначены двойнь>ми стрелками) .

Устройство работает следующим образом.

Допустим нз -й вход 1 поступает входное воздействие v;. Под его влиянием в блоке 2 генерируется энергия, необходимая для усиления эт<>го сигнала. В блоке 3 умножения величина энергии

Fx . затрачиваемой на усиление входного сигнала х < г;, сама величина х; и коэффициент а; чувствительности < - го входа перемножаются. Результирующий сиг»зл поступает на <-й вход блока 4 пространственно-временного суммирования, выходом которого является величина суммарного входного воздействия на нейрон v,ц,. Эта величина поступает на функциональный преобразователь 6, реализунхций функцию (х 1 т.е. преобрззующии х-),х «> Х> ср 7 в выходйой сигнал неирона, причем параметром это>.о преобразования служит величина энергии

<Р(9) " (Ь-C,... >&-К)) 7 с где S -- дискретное время, К вЂ” целое положительное .0 число), эзтрзчиваелюе нз осуществление функциональной зкп>в><ости нейрона (генерируется в блоке 7).

В функци<>н<ц>ьном п)>соб>рзэовзтеле 5, реали(ip зуюгцем эависилюсть 1.: = p ()I - <1, величина

БХ L 1>» суммарного входного воздействия преобразуется в 55 величину сигнала, характериэуи><пего уровень дисбаланса Bcpl I>II E вызванного воздействисл< со

))x т

v«v, причем величина выходно>о сигнала нейрона)< выстунз<..г в кз <есТВр онцого нэ аргументов функцииP.

<>О

l1очимо нерво<о и вlop<>l о функlIII<>IIJJH Hhlx

Hpeo6paBoBaie>IeIs 5 и (>, суммарное входное воздействие поступает нз блок 8 формирования уровня дисбаланса, осуществляющий функциональное преобразование эгой величины в сигнал, харак геризук>щий уровень дисбаланса энергии вызванного скоростью и менения Bxomlol о воздействия:

Резуны«ты нейроцитохимических экспериментов позволяют сделать вывод о целесообразности введения в модель нейрона блока l0 оптимизации коэффициентов чувстви тель»ости и B topol 0 регулируемого источника <) энергии, затрачиваемой на обеспечение процесса оптимизации. Параметрами этого источника <) являются величины дисбалансов (>) (2) энер>ии на входе Р и E.. параметром блока 10 а» в>< оптимизации коэффициентов чувствительности выходная величина третьего функционального преобразователя 11, реализуннцегo функцию вида:

Y = (1 йг (Емх )) ф<(вх = 0 п)эи с ЕБх сЯ(И (2)

-1 при E <-E. (2) (переменная 6 задаст здесь полосу нечувствительности" или "невлияния" параметра Цг на блок 10 оптимизации коэффициентов чувствительности) . Блок

10 оптимизации осуществляет поиск таких значений коэффициентов ><. чу B c TBH Tcньности входов нейрона, которые через их влияние на другие внутренние переменные. в конечн<>м счете, доставили бы минимум функции Q = Q (Е,) „} вырабатываемой (2) в блоке 12 вычисления целевой функции оптимизации, т,е. блок 10 оптимизации коэффициентов чувствительности реализует поисковый итеративньп1 процесс вида:

/г

5 б и » <)>) (9 g>> ф-K)1 (В T) (

)((-X)» S>i(B-i) < (ь-()) 7 где К -- целое положительное число.

Е,р и ф выступают в этОм итератив ном процессе опгимиэации в качестве параметров, определяющих величину поискового шага.

1 аким образом,введение в модель нейрона указанных блоков и соответсгвуннцих связей позволило воспроизвести наблюдаемый в цитохимических экспериментах эн pi eTH>lcc>6ecHeчило расширение функциональных воэможностей ус> ройствз.

<1> о р л> у л з и э о б р е гения

Устройство >гня»o;Ie»Hp<>ьнщия анап гив ного нейрона. содержащее носледовзтснын> соединенные блок Illx)c>pBHcTBCHHo временно>о суммирования и первый функциональный нрсог>1»зэоватень, п<>следовательно соединенные регулируемый исзочник

) элер> ии и второй функционаньнь>й преобразо561 !9Я (оставитсль И. Загорбинина тсхрсд Н. Анцрейчук тираж 818 I 1одлисное

ЦИИИПИ Государственно>о комитета Совета Министров ((.(Р но делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва. Ж- 35, Раугцская наб., 4/5

Корректор (, !з!екмар

Редактор Л. Утехина

Заказ 1575/153

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проек гная. 4 ватель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей, оно содержит блок формирования уровня дисбаланса, блок вычисления целевой функции оптимизации, блок оптимизации коэффициентов чувствительности, второй регулируемый источник энергии, третий функциональный преобразователь, и дополнительных регулируемых источников энергии и и блоков умножения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока пространственно-временного суммирования, первые входы с соответствуюп!ими входами устройства и входами соответс>вующих дополнительных регулируемых источников энергии, выходы которых подключены ко вторым входам соответствуюгиих блоков умножения. к третьим входам которых подключены соответствую!цие выходы блока оптимизации коэффициентов чувствите>!ьности: выход блока формирования дисбаланса энергии подклн>чеи к первому входу второго регулируемого источника энергии, выход которого соединен с первым входом блока оптимизации коэффициентов чувствительности, Ко второму входу к«>орогс подключеи выход третьего функционального преобразователя, вход Kofорого соединен с Bblxo/foM блока ф«рми. ронания уровня дисбаланса энергии: выход б>и>ка вычисления целевой функции оптимизации и«дклнчен к третьему входу блока о>>т>гмиза>1ии к«эффициентов чувствитеJIhHocIH, первый вход к вых«лу блока формирования уровня дисбаланса энергии, а второй вход к выходу первого регулируемог0 источника энергии: первый вход первого фуикци. онального преобразователя соединен со вход«м блока формирования уровни дисбаланса энер>ии и со вторым входом второго функциональн«г«преобразователя, выхол которого является ных«.и>м устройства и подключен ко входу первого рс>уци руемого источника энергии и ко второму вх »>у пеРвого фУHKI(HQHBJIhxof о f11>I. of>1> 3of>31 1!>!, вых«э которого соединен со вторым входом вп>р<и< регулируемого источника эиер! ии.

Источники ииформаиз>и, приня>ые во ниимани

20 ири экспертизе:

1. Авторское свило тельство (((? Р N" 4 > !75:!.

Мк G Об G 7/60, 1975 г.

2. Авторское свидетельство (.(.(Р N" ? !">. .

Мк G 06 G 7/60, 1968 г.