Устройство для моделирования адаптационных процессов в нейронных сетях

Устройство для моделирования адаптационных процессов в нейронных сетях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

н с сьй1

СПИ И

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккк .Соцмвпистическкх

Республик

773650 (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 03.04.79 (21) 2745538/18-24 с присоединением заявки М (5) ) М. Кл.

5 06 G 7/60

Гввударствеииыб комитет

СССР (23) Приоритет де делам . изобретений н открытий

Опубликовано 23.10.80. Бюллетень .% 39

Дата опубликования описания 25,10.80 (5З) УЛK 681.333 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Л. Кузьменко

Львовский государственный медицинский институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

АДА ПТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

В НЕЙРОННЫХ СЕТЯХ

Изобретение относится к бионике и предназначено для регуляции адаптационных процессов моцелей нейроннык сетей, выбора оптимального режима их работы, может также найти применение в автоматических cHGTBMBK управления, в сис5 темах распознавания образов и следящих системах.

Известно устройство для моделирования нервной системы, содержащее модели я обучаемых нейронов, выходы которых подключены ко входам сумматоров возбуждающих и сумматоров тормозящих сигналов, выходы которых подключены ко вхоцам схем сравнения.

Работа устройства состоит в многократном положительном подкреплении входного воздействия моделей обучаемых нейронов. Путем такого обучения на выхоцах устройства можно получить различные программы ответных реакций на входное возцействие (1) .

Недостатком известного устройства является трудность его использования в получении саморегуляции порогов элементов нейронной сети к меняющимся уровням входнык сигналов, (например, адаптации систем распознавания зрительного образа к интенсивности осве.ценив }.

Наиболее близким но своей технической сущности является устройство для моделирования нейронной сети, содержащее нейропоцобные элементы, расположен« ные в виде однородно o слоя, причем выходы каждого нейроцодобного элемента, через цепь обратной -вязи, соединены с е го возбуждающим як одом, который подключен к тормозя:.цим входам соседних нейроподобнык элементов $2).

Недостатком извес Tíîãо устройства является невозможность использования егo B регуляции порогов, найроподобных элементов другик рабочик моделей нейронных сетей.

В качестве кейроцоцобного элемента в прецлагаемом устро" с-тве используется устройство для моделирования нейрона, состоящее из преобра; 1телей частоты в

О 4 мента группы соединен с тормозными входами всех предшествующих нейроподобных элементов группы.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 источников входных сигналов, модель нейронной сети 2, слой нейроподобных элементов 3 (3-1, 3-2,..., 3- p), нейроподобный элемент 4, ко входам которого подключены выходы нейроподобных элементов

3 слоя.

Работает устройство следующим образом.

Сигналы на выходе нейроподобного элемента 4 регулируют пороги нейроподобных элементов модели нейронной сети 2, структура которой в данном случае не рассматривается. При этом, способ управления порогами может быть самым различным. Например, сигналы с выхода нейроподобного элемента 4 подаются на тормозные входы нейроподобных элементов сети, или сигналы с выхода нейропоцобного элемента 4 подаются на входы преобразователей частоты в напряжение, выходы которых подсоединены к соответствующим входам схем сравнения нейропоцобных элементов модели сети и напряжение на выходах преобразователей служит опорным напряжением, задающим порог. Низкая частота слецования импульсов с выхоца нейропоцобного элемента 4 обусловит низкий порог элементов сети.

При отсутствии сигналов на выходе нейроподобнэго элемента 4 в сети 2 устанавливается минимальный порог, соответствующий гиперчувствительности элементов связи. При высокой частоте следования импульсов на выходе нейроподобного элемента 4 в сети 2 устанавливаются высокие пороги.

F=cL f -ц f + +g f . ;,р

1 1 2. 2. " и Ь 1 1 2. 2. " и П1 це F — частота выхоцного сигнала;

Р, Д. Х вЂ” частоты сигналов, поступающих соответственно на возбуждающие и тормозящие входы;

1г-ц" ;. - веса соответственно воз1 х бужлающих и тормозящих входов, лежиФ в средней части, диапазона рабочих частот модели.В реальных условиях эксплуа- g5 тации моделей, интенсивность входных сигналов может существенно меняться,что может привести в крайних значениях к искажению и обработке входной. информации. Последнее особенно значимо в системах распознавания зрительных образов, так как освещенность предметов может существен-. но меняться и система должна быстро реагировать на это путем изменения порога. Таким образом, для нормальной

35 работы сети распознавания зрительного образа, необходимо устройство, которое бы удерживало рабочий диапазон частот. сети в области линейности, тем самым уменьшало бы вероятность ошибки в обработке информации.

ILenb изобретен@я — повышение точности моделирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования адаптационных процессов в нейронных сетях., содержащее группу и нейроподобных элементов, блок источников входных сигналов, выходы которого подключены к соот ветствуюшим вхоцам модели нейронной сети и к возбуждающим входам нейропа59 добных элементов группы, дополнительно введен нейроподобный элемент, выход ко торого соединен с тормозными входами нейроподобных элементов модели нвйронной сети, выходы нейроподобных элеменМ тов группы подключены к соответствующим входам нейроподобного элемента, выход каждого i -го нейроподобного элеЧастота следования импульсов на выходе нейрощаобного элемента 4 зависит от того, «акой вз его входов включен в действие. Последнее зависит от частоты сигналов на "Выходах блока 1. При ма» лой частота следования импульсов на выхода» блока 1 включается первый нейроподэбный элемент 3-1, веса входов которого максимальные. В этом случае суммарное напряжение на выходах преоб» разователей частоты в напряжение возбуждающих входов нейроподобного элемента 3-1 превышает пороговое опорное напряжение, подаваемое на схему сравне» ния нейроподобного элемента 3-1 и на его выходе появляются сигналы, которые

3 77365 напряжение возбуждающих и тормозящих входов, выходы которых подсоединены к соответствующим входам сумматора, выхоп которого, через последовательно соединенные схему сравнения и преобразо5 ватель напряжения в частоту, подключен ко входу формирователя выходных импульсов, выход которого является выходом нейроподобного элемента P3).

Известно, что область линейности нейропоцобных элементов, опрецеляемая формулой Раштона

5 773 подаются на тормозной вход нейроподобного элемента 4. При повышении частот слецования импульсов на выходе блок 1 суммарное напряжение на выходах преобразователей частоты в напряжение нейропоцобного элемента 3-2 начинает превышать пороговое напряжение этого элемента и на его выхоцах появляются сигналы, которые передаются на тормозной вход нейроподобного элемента 3-1, вес которо- го задается достаточно большим, и гася его активность. Одновременно с этим сигналы с выхоца нейроподобного элемента 3-2 подаются на вход нейроподобного элемента 4, вызывая его возбуждение.

Аналогично этому, при цостижении на сумматоре нейроподобного элемента 3-3 порогового напряжения, выключаются нейроподобные элементы 3-1 и 3-2 и сигналы с выхода иейроподобного элемента 4.

Таким образом, Ь зависимости от частоты слецования импульсов на выходах блока 1 включается соответствующий нейроподобный элемент 3 слоя, сигналы с выхода которого подаются на соответствующий вход нейроподобного элемента 4, сигналы с выхоца которого управляют порогами нейропоцобных элементов модели нейронной сети 2.

Регуляция работы устройства заключа ется в поцборе весов возбуждающих и тормозящих входов нейроподобных элементов 3 слоя и нейропоцобного элемента 4, а также в подборе величины опорного напряжения задающего порог нейропоцобных элементов 3 слоя.

В результате работы устройства режим рабочих частот модели нейронной сети 2 устанавливается в области линейного преобразования описываемого вьпце привецен-< ной формулой Раштона.

Последнее особенно выгодно при применении устройства в сетях распоэнава650 6 ния зрительных образов. В данном случае общая освещенность зрительного образа не несет в себе существенной информации, как относительная освещенность которая выявляет рельеф зрительного образа. С другой стороны резкие колебания общей освещенности, без ацаптации к ним, может привести к искажению восприятия образа в результате изменения рельефа теней.

Формула изобретения

Устройство для моделирования адаптационных процессов в нейронных сетях, соаержащее группу rl нейроподобных элементов, блок источников входных сигналов, выходы которого подключены к соответствующему входу моцели нейронной сети и к возбужцающим входам нейропоцобных элементов группы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно дополнительно содержит нейропоцобный элемент, выход которого соецинен с 1ормозными входами нейроподобных элементов модели нейронной сети, выходы нейроподобных элементов группы подключены к соответствующим входам нейропоцобного элемента, выход каждого -го нейроподобного элемента группы соединен с тормозными входами всех прецыцущик нейропойобных элементов группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i. Авторское свидетельство СССР

% 532110, кл. Cj 06 Cj 7/60, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 528579, кл. g 06 + 7/60, 1974 (прототип) .

3. Авторское свидетельство СССР

N 647698, кл. g 06 Cj 7/60, 1976. ю

773650

Составитель Л. Терехов

Редактор Г. Волкова 1 ехред Ж.Кастеиевнч Корректор Н.Грипорук

Заказ 7508/64 .. Тираж 751 Поднисиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дюнам изобретений н открытий

i?3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4