Логический нейроподобный элемент

 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и нейробионики и может быть использовано для исследования функционирования нейронов спинальных ганглиев, а также как функциональный элемент в системах искусственного интеллекта. Цель изобретения - повышение достоверности моделирования путем воспроизведения логических свойств нейронов спинальных ганглиев. Поставленная цель реализуется за счет введения в состав известного устройства второго 7 и третьего 8 сумматоров, компаратора 11, ключа 12, времяэадающего элемента 13 о Предложенный логический нейроподобный элемент избирательно реагирует на соотношение степени активизации сигналов, связанных с ниэкопороговыми и высокопороговыми рецепторами, что характерно для конвергентных нейронов спинальных ганглиев, отвечая на раздражения спайками обычной и увеличенной длительности. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU „„1645975 (51)5 С 06 С 7/60.Р

Ф, -. " .v

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ASTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4684019/14 (22) 24.04.89 (46) 30..04.91. Бюл. Р 16 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Б.Г. Ильясов, А.В. Савельев и А.А. Колесников (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 781846, кл. С; 06 Г 7/60, 1979.

1 (54) ЛОГИЧЕСИ1Р HEAPOIIOPOBHMA ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и нейробионики и может быть использовано для исследования функционирования нейронов спинальных ганглиев, а также как функциональный элемент в системах

2 искусственного интеллекта. Цель изобретения — повышение достоверности моделирования путем воспроизведения логических свойств нейронов спинальных ганглиев. Поставленная цель реализуется эа счет введения в состав известного устройства второго 7 и третьего 8 сумматоров, компаратора

11, ключа 12, времяэадающего элемента

13. Предложенный логический нейроподобный элемент избирательно реагирует на соотношение степени активизации сигналов, связанных с ниэкопороговыми и высокопороговыми рецепторами, что характерно для конвергентных нейронов спинальных ганглиев, отвечая на раздражения спайками обычной и увеличенной длительности. ил.

1645975

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и нейробионике и может быть использовано для исследования функционирования нейронов спинальных ганглиев, также как функциональньп элемент в системах искусственного интеллекта.

Пель изобретения — повышение достоверности моделирования путем воспроизведения логических свойств нейронов спинальных ганглиев.

Устройство работает следующим образом.

На входы, связанные с блоками 1 и 2 моделирования низкопороговых и высокопороговых рецепторов, которые (как те, так и другие) могут быть как возбуждающими, так и тормозящими, поступают входные импульсные последовательности в зависимости от порядка активации соответствующих рецепторов.

Последовательности входных импульсов проходят через формирователи 3, в которых формируется стандартная форма 25 импульсов, и поступаюг на преобразователи 4 частоты в напряжение, из которых, преобразовавшись в напряжение, поступают на блоки 5 задания весовых коэффициентов, осуществляющие масштабирование по амплитуде в соответствии с весом каждого синаптического контакта и по знаку в соответствии с типом синапса (возбуждающий или тормозяший). С выходов блоков 5 сигналы поступают на входы пер35 вого сумматора 6, осуществляющего алгебраическое суммирование сигналов по всем синапсам аналогично известным устройствам, а на входы второго 40 суммйтора 7 только те сигналы, которые соответствуют сигналам низкопороговых рецепторов, и на входы сумматора 8 те сигналы, с выходов блоков 5, которые соответствуют сигна45 лам высокопороговых рецепторов. Сумматоры 7 и 8 осуществляют алгебраическое суммирование гоступающих на них сигналов в соответствии с их знаками. Суммарный сигнал от всех синаптических входов и с выхода сумматора

6 поступает на вход функционального преобразователя 9 с трапецеидальной амплитудой характеристикой входвыход. В случае превышения его порога на выходе последнего появляется напряжение в соответствии с характеристикой преобразователя 9, что приводит к генерации импульсной последовательности преобразователем 10 напряжения в частоту. Одновременно с этим »а первый и второй входы компаратора 11 поступают сигналы с выходов сумматоров 7 и 8. Если сигнал с выхода сумматора 7 ниэкопороговых рецепторов больше сигнала с выхода сумматора 8 высокопороговых рецепторов, что соответствует либо большему числу активированных блоков 1, чем блоков 2, либо большой интенсивности входных сигналов, поступающих с низкопороговых рецепторов, то на выходе компаратора 11 присутствует сигнал "0", в результате чего ключ

12 разомкнут и преобразователь 10 напряжения в частоту, если суммарное напряжение с выхода сумматора 6 выше порогового, генерирует импульсы обычной длительности аналогично устройству-прототипу.

Fсли суммарный сигнал с выхода сумматора 8 низкопороговых рецепторов превышает величину сигнала с выхода сумматора 7 высокопороговых рецепторов, что соответствует либо большему числу активированных рецепторов, поскольку имеется либо больше активированных возбуждающих блоков

2, чем возбуждающих блоков 1, либо больше интенсивность выходных сигналов, поступающих с высокопорогопих рецепторов, то на выходе компаратора

11 появляется сигнал " 1", переключающий ключ 12 в замкнутое состояние, в результате чего к второму входу преобразователя 10 напряжения в частоту подключается времязадающая цепь

13, включаемая параллельно с имеющейся внутренней времязадающей цепью преобразователя 10, определяющей длительность генерируемого импульса. В связи с этим длительность генерируемого преобразователя 10 импульса изменяется, т„е, увеличивается и если напряжение с выхода сумматора 6 попрежнему превышает порог преобразователя 10 напряжения в частоту, то на выходе 14 устройства наблюдается последовательность импульсов частотой, по-прежнему пропорциональной напряжению с выхода сумматора 6,. но длительностью каждого импульса больше длительности при преобладающей активации блоков 1, связанных с низкопороговьпчи рецепторами.

Таким образом, предложенньп логический нейроподобный элемент иэби164

Составитель А. Сапко

Техред Л.Олийнык

Корректор Н.Ревская

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 1351

Подписное

Тираж 394

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", r.ужгород„ ул. Гагарин4, 101 рательно реагирует на соотношение степени активации синапсов, связанных с низкопороговыми и высокопороговыми рецепторами, что характерно, в частности, для конвергентных нейронов спинальных ганглиев, отвечая при этом спайками обычной и увеличенной длительности. При этом осуществляется кодирование рисунка возбужденных синапсов.

Предложенное устройство реализует нетривиальную логику переключения длительности спайка, так как порогом переключения компаратора 11 для сигнала с выхода сумматора 7 является выходной сигнал .с выхода сумматора 8 и обратно, порог переключения динамически изменяется an времени, как и входной сигнал.

Формула изобретения

Логический нейроподобный элемент, содержащий блоки моделирования вькокопороговых и низкопороговых рецепторов, состоящих из формирователей входных сигналов, входы которых являются входами устройства, последовательно соединенньм с d)opMHpoaBTcJTH ми преобразователя частоты в напряжение, и блоков задания весовых коэффициентов, выходы которых являются выходами блоков моделирования высоко5975

6 пороговых и н .зкопорэгозых редел оров и соединены входом аниматора, функционал. ный преобразова",ель с трапе5 цеидальной характеристикой вход которого соединен с выходом сумматора, преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, а

10 вьгкод является вьмодом устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности моделирования путем воспроизведения логических свойств неронов спиналь15 ных ганглиев, в него введены компаратор, ключ, времязадающий эпемент, второй н третий многовходоьые суммагоры, число входов которых в сумме равно числу синоптических входе»

20 устройства, причем входы вгорого сумматора соединены с вьмодами блоков моделирования низкопороговых рецепторов, входы третьего сумматора соединены с вьмодами блоков моделирова25 ния нысокопороговых рецепторов, выходы второго и третьего сумматоров соединены с входами компаратора„ выход которого соединен . Управляющим входом ключа, второй вход которого

30 соединен с выходом времязадающего элемента, а выход - с вторыми входами преобразователя напряжения в частоту.