Устройство для моделирования нейрона

Устройство для моделирования нейрона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (1)781846

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26 0379 (21) 27407 33/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2311,80, Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 251180

{51) М. К„.з

G 06 G 7/60

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и откр ыти й

{53) УДК 681 ззз (088. B) (72) Авторы изобретения

B Л. Кузьменко, Я.В. Борис, Ю.П. Димбровский, П. О. Мартынюк-Лотоцкий и И. И. Середа!.

g ч -"

Львовский государственный медицинский инс -тут(71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА

Изобретение относится к аналоговому моделированию и может быть использовано прн исследовании нейронов и нейронных структур, в частности при построении моделей адаптивных нейрон- 5 ных сетей.

Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее блоки формирования входных сигналов и последовательно соединенные генератор импуль 10 сов, усилитель, сумматоры, блоки согласования, дифференциальный усилитель и токозадающий блок 111.

Недостаток устройства — постоянство установленного уровня начального 15 возбуждения порога в.то время, как все биологические системы характеризуются его переменностью.

Наиболее близким техническим реше-20 нием к предлагаемому является устройство для моделирования нейрона, содержащее формирователи входных сигналов, выходы кбторых подключены ко входам соответствующих преобразователей 25 частоты в напряжение, сумматор и преобразователь напряжения в частоту.

Недостаток устройства — отсутствие динамической регуляции порогом, что снижает его возможности в применении З9 прн конструировании адаптивных нейронных сетей.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования нейрона, содержащее формирователи входных сигналов, выходы которых подключены ко входам соответствующих преобразователей частоты в напряжение, сумматор и преобразователь напряжения в частоту, введены блоки задания весовых коэффициентов и функциональный преобразователь, выход которого подключен ко входу преобразователя напряжения в частоту, жход которого является выходом устройства, выходы преобразователей частоты в напряжение соединены со входами соответствующих блоков задания весовых коэффициентов, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен со входом функционального преобразователя. A также тем, что функциональный преобразователь содержит резисторн. цепочки из последовательно соедине;ных, согласно включенных ограничительных диодов,и операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преоб781846

J разователя,неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с первыми выводами первого и второго резисторов, второй вывод первого резистора соединен с шиной нулевого потенциала, второй вывод второго резистора через первую цепочку из последовательно соединенных; согласно включенных ограничительных диодов, подключен к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с одним выводом четвертого резистора и с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого соединен с одним выводом шестого резистора, дру- 15 гой вывод которого подключен ко второму выводу пятого резистора, другой вывод четвертого резистора соединен с шиной нулевого потенциала и через

-вторую цепочку из последовательно coe-yp диненных, согласно включенных, ограничительных диодов, соедийен с первым выводом пятого резистора, первый вывод третьего резистора является входом функционального преобразователя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для моделирования нейрона, - на фиг. 2 — трапецеидальная характеристика функционального преобразовате- ля.

Устройство содержит формирователи

1, -1 и 1, -1„„ входных сигналов, входы

I которых являются возбуждающими и тормозящими соответственно, преобразователи 2 -2 и 2 -2 частоты в напряже-

И ние, блоки 31 -3 и 3„ -3 „ задания весо-З5 вых коэффициентов, сумматор 4, функциаональный преобразователь 5, преобразователь б напряжения в частоту.

Функциональный преобразователь содержит резисторы 7, ограничительные дио- 40 ды 81 -8 и 81 -8) и операционный усилитель 9.

Работает устройство следующим образом.

Входные возбуждающие сигналы в виде частоты подаются на формирователи

1, -1„ сигналов, входные тормозящие сигналы подаются на формирователи

Х(-1щ сигналов.

Последовательность импульсов, стабилизированных по амплитуде и длитель-50 ности, с частотой следования равной входной частоте подается на преобразователи 2 -2 и 2„ —,. Преобразованное постоянное напряжение подается на блок 31 -3 и 31 -3 „ заданйя весовых 55 коэффициентов позволяющее изменять величину этого напряжения. . Сумма напряжения возбуждающих вхо-, дов вычитается с суммой тормозящих входов с помощью сумматора 4. Устрой- 40 ство 6 предназначено для преобразования постоянного напряжения в частоту.

Фунциональный преобразователь 5 предиаэначен для создания трапецеидальной характеристики зависимости 65 выходного напряжения от входного напряжения., пропорционального алгебраической сумме сигналов возбуждающих и тормозящих входов .

Функциональный преобразователь 5 работает следующим образом.

Постоянное входное напряжение с выхода сумматора 4 подается на входы операционного усилителя 9. При входных напряжениях меньших напряжения насыщения диодов 8, -81 выходное на1 пряжение операционного усилителя линейно зависит от входного напряжения (участок на фиг. 2). При достижении и превышении выходным напряжением величины напряжения насыщения диодов

I l

8, -8 выходное напряжение операционб ного усилителя не изменяется (участок II на фиг. 2).

При достижении и превышении входного напряжения насыщения диодов

81 -8 выходное напряжение операционного усилителя линейно уменьшается, так как коэффициент передачи входного напряжения по неинвертирующему входу больше коэффициента передачи по инвертирующему входу (участок III на фиг. 2). При количестве диодов j 7 k зависимость имеет вид кривой IV (фиг. 2).

На один иэ тормозящих входов подается сигнал, которым можно смещать трапецеидальную характеристику по оси входной частоты. На фиг. 2 точка

10 определяет смещение всей характеристики.

Введение новых элементов и связей между ними позволяет повысить точность устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для моделирования нейрона, содержащее формирователи входных сигналов, выходы которых подключены ко входам соответствующих преобразователей частоты в напряжение, сумматор и преобразователь напряжения в частоту, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него

1 введены блоки задания весовых коэффициентов и функциональный преобразователь, выход которого подключен ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого является выходом устройства, выходы преобразователей частоты в напряжение соединены со входами соответствующих блоков задания весовых коэффициентов, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен со входом функционального преобразователя.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь содержит резисторы, цейочки йэ последовательно

18184 6 соединенных, согласно включенных огра ничительных диодов, и операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, неинвертируюший вход операционного усилителя соединен с первыми выводами первого и второго резисторов, второй вывод первого резистора соединен с шиной нулевого потенциала, второй вывод второго резистора через первую цепочку иэ последовательно соединенных согласно включенных ограничительных диодов, подключены к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с одним выводом четвертого резистора и с первым выводом пятого резистора, второй вы- 15 вод которого подключен к инвертируюшему входу операционного усилителя, ВНИИПИ Заказ 8143/56

Тираж 751. Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 выход которого соединен с одним выводом шестого резистора, другой вывод которого подклИчен кО втброму выводу пятого резистора, другой вывод четвертого резистора соединен с шиной нулевого потенциала и через вторую цепочку иэ последовательно соединенных, со- гласно"- включеннйх, ограничительных диодов, соединен с первым выводом пятого резистора, первый вывод третьего резистора является входом функционального преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 528580, кл. G 06 G 7/60, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 647698, кл. С 06 С 7/60, 1976 (прототип).