Устройство для моделирования нейрона

Устройство для моделирования нейрона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистически к

Республик

<11750522 (61) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-???? (22) ???????????????? 27. 03. 78 (21) 2596300>

G G 7/60

Государственный комитет

СССР по деяам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2 3 о 7.8 О. бюллетень 2 7 (53) УДК 681. . 333 (088. 8) Дата ол убликоввни я описания 2 30780 (72) Авторы изобретения

И. М. Цыгельный, В. Л. Кузнецова и В. Л. Кузьменко (71) Заявитель

Львовский государственный медицинский институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНАИзобретение относится к области электрического моделирования и предназначено для использования в биофизических и биокибернетических исследованиях, в частности, для построения нейронных сетей, а также может быть использовано в системах управления, в вычислительной технике, в системах распознавания образов.

Известна модель нейрона (1, содержащая резисторы, конденсаторы, диоды и лавинный транзистор.

Недостатками данного устройства являются наличие паразитных обратных связей между выходом к входами устройства и отсутствие, световой чувст,вительности, что сужает возможности грименения устройства в технике.

Наиболее близким техническим реше-, нием к изобретению является устрой- 2О ство для моделирования нейрона 2)Ä содержащее входные резисторы по числу входов, выводы которых подключены к первой обкладке суммирующего конденсатора и через токоразрядный ре-. зистор к общей шине устройства. Кроме того устройство содерк:ит выходной конденсатор, резисторы, диод, триод и тиристор.

Недостатками данного технического решения является наличие паразитных обратных связей между выходом и входами и отсутствие световой чувствительности.

Цель изобретения — повышение точности моделирования и получение возмо>кности реагирования устройства на внешнее иэображение.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее входные резисторы но числу входов, выводы которых подключены к первой обкладке суммирующего конденсатора и через токораэрядный резистор с общей шиной устройства, введены фотодиоды, источники напряжения, делители напряжения и жидкокристаллический индикатор, расположенный между источником света и фотодиодами, катод первого фотодиода подключен к первому источнику напряжения, анод первого фотодиода соединен с первой обкладкой суью ирующего конденсатора и через жидкокристаллический индикатор с общей шиной устройства, второй источник напряжения подключен к аноду второго фотодиода и к входу первого делителя напряжения, средняя точка которого соединена с

750522 анодом третьего фотодиода и с первым выходом устройства, третий источник напряжейия подключен к катоду третьего фотодиода и к входу второго делителя напряжения, средняя точка которого соединена с катодом второго фотодиода и с вторым выходом устройства.

Схема устройства для моделирования нейрона представлена на чертеже.

Устройство содержит и входных резисторов 1, суммирующий конденсатор 2, токоразрядный резистор 3, фотодиоды

4-6, источник света 7, выполненный в виде источника напряжения 8 и светодиода 9, первый источник напряжения

10, жидкокристаллический индикатор 11, первый делитель напряжения, выполнен- Б ный на резисторах 12, 13, второй, третий источники напряжения 14, 15 и второй делитель напряжения, выполненный на резисторах 16, 17.

Устройство работает следующим обра- Щ зом.

В исходном состоянии жидкокрис таллический индикатор 11 прозрачен, световой поток от светодиода 9 падает на фотодиоды 4, б, 5, при этом их соп- ротивление мало. В это время на резисторе 3 падает определенное напряжение

U, за счет тока через фотодиод 4 от источника напряжения 10. Величины резисторов 12, 13, 16, 17, и напряжение источников 14 и 15 выбраны таким образом, что н исходном состоянии на резисторах 13 и 16 напряжения противоположной полярности имеют одинаковую величину и компенсируют друг друга, при этом на выходах устройства. являющихся средними точками делителей напряжение равно нулю.

Если на входах устройства появляются входные импульсы (возбуждающие положительной полярности, а тор- 40 мозящие — отрицательной) и алгебраическая сумма напряжений на конденсаторе 2, возникающая за счет входных сигналов, U плюс напряжение 0 будет

> U — напряжения, при котором жидкокристаллический индикатор 11 резко теряет прозрачность. При этом на фотодиоды 4, 5, 6 не падает световой поток и сопротивление фотодиода 4 резко возрастает. Теперь на конденсаторе О

2 остается только напряжение U

11. Однако прозрачность индикатора 11 восстанавливается через некоторое время после того, как уровень напряжения стАет ниже U причем это время определяет длительность сформированного импульса, а также рефракторность устройства. Фотодиод б, резисторы 12, 13 и фотодиод 5, резисторы 16, 17 служат щ для формирования выходных соответстне но возбуждающих и тормозных импульсов.

После помутнения индикатора 11, сопротивления фотодиодов б и 5 резко возрастают, и на выходах устройства возникает соответственно положительный и отрицательный потенциалы. С восстановлением прозрачности формируется задний фронт выходных импульсов.

После формирования выходного импульса устройстно снова готово к реагированию на входные сигналы, и если алгебраическая сумма входных сигна лов не уменьшилась и выполняется условие U+U>U то происходит формирование нового импульса. Таким образом, устройство формирует импульсную последовательность в течение того времени, пока выполняется данное усло вие .

На.изменение светового потока от источника света 7 устройство реагирует изменением порога чувствительности — с уменьшением освещенности порог увеличивается, с увеличением уменьшается.

При использовании в качестве источника света 7 системы линз, проектируется изображение на индикатор 11, можно получить определенное кодирование поступающей оптической информации на выходах устройства.

Данное устройство позволяет воспро-изводить свойства .физиологического нейрона, а использование н качестве ак= тинного элемента схемы жидкокристаллического индикатора позволило полностью избавиться от паразитных обратных связей выход-вход и получить возможность моделировать световую чувствительность зрительных нервных клеток.

Формула изобретения

Устройство для моделирования нейрона, содержащее входные резисторы по числу входов, выводы которых подключены к первой обкладке суммирующего конденсатора и через токоразрядный резистор к общей шине устройст. на, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены фотодиоды, источники напряжения, делители напряжения, источник света и жидкокристаллический индикатор, расположенный между источником света и фотодиодами, катод первого фотодиода подключен к перному источнику напряжения, анод первого фотодиода соединен с первой обкладкой суммирующего конденсатора и через жидкокристаллический индикатор с общей шиной устройства, второй источник напряжения подключен к аноду второго фотодиода и к входу первого делителя напряжения, средняя точка которого соединена с анодом третьего фотодиода и с первым выходом устройства, третий источник напряжения подключен к катоду третьего фотодиода и к входу второго делителя напряжения, средняя точка ко750522

Составитель А, Яицков

Редактор В. Голышкина Техред О. Легеза Корректор Г. Назарова

Заказ 4651/39

Тираж 751 ПоДписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

4/5

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, торого соединена с катодом второго фотодиода и с вторым выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 482766, G 06 G 7/60,1974

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 373737, G 06 С 7/60, 1971