RU2432599C1 - Оптический фаззификатор - Google Patents

Оптический фаззификатор Download PDF

Info

Publication number
RU2432599C1
RU2432599C1 RU2010140540/08A RU2010140540A RU2432599C1 RU 2432599 C1 RU2432599 C1 RU 2432599C1 RU 2010140540/08 A RU2010140540/08 A RU 2010140540/08A RU 2010140540 A RU2010140540 A RU 2010140540A RU 2432599 C1 RU2432599 C1 RU 2432599C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
output
input
minimum signal
signal selector
Prior art date
Application number
RU2010140540/08A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Александрович Аллес (RU)
Михаил Александрович Аллес
Сергей Викторович Соколов (RU)
Сергей Викторович Соколов
Сергей Михайлович Ковалев (RU)
Сергей Михайлович Ковалев
Original Assignee
Михаил Александрович Аллес
Сергей Викторович Соколов
Сергей Михайлович Ковалев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Александрович Аллес, Сергей Викторович Соколов, Сергей Михайлович Ковалев filed Critical Михаил Александрович Аллес
Priority to RU2010140540/08A priority Critical patent/RU2432599C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2432599C1 publication Critical patent/RU2432599C1/ru

Links

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики. Технический результат выражается в расширении возможностей устройства - создание устройства, выполняющего операцию введения нечеткости-фаззификации, при задании входной переменной в виде нечеткого множества, а также в одновременном увеличении вычислительной производительности. Технический результат достигается за счет того, что в оптический фаззификатор, содержащий селектор минимального сигнала, введены источник излучения, оптический n-выходной разветвитель, первый линейный оптический транспарант, второй линейный оптический транспарант, резисторная оптопара, генератор стабильного тока, выход источника излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, выходы которого подключены к соответствующим входам первого линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены к соответствующим входам второго линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен к соответствующему входу селектора минимального сигнала, выход селектора минимального сигнала подключен ко входу резисторной оптопары, резистор которой включен последовательно в цепь генератора стабильного тока, а выход резисторной оптопары является выходом устройства. 1 ил.

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.
Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для вычитания оптических сигналов, содержащее оптические усилители, входной оптический разветвитель, две группы оптических транспарантов, оптические разветвления, кольцевое ответвление, оптический компаратор, оптическое ответвление, пару связанных оптических волноводов и оптический бистабильный элемент [Пат. RU 2103721 С1 1998, Устройство для вычитания оптических сигналов. / С.В. Соколов, А.А. Баранник].
Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический транспарант, оптический разветвитель.
Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь [Пат. RU 2020550 С1, 1994, Оптический функциональный преобразователь / С.В. Соколов], содержащий источник когерентного излучения, дифференциатор, оптический n-выходной разветвитель, оптический транспарант, оптический n-входной объединитель, пару оптически связанных волноводов, оптический модулятор.
Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: источник излучения, оптический n-выходной разветвитель, оптический транспарант, выход источника излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, каждый выход оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу оптического транспаранта.
Недостатками вышеописанных устройств являются сложность конструкции и невозможность выполнения операции введения нечеткости - фаззификации, при задании входной переменной в виде нечеткого множества.
Известно оптическое вычислительное устройство - селектор минимального сигнала (CMC) [A.c. №1223259, СССР, 1986. Селектор минимального сигнала. / Соколов С.В. и др.], принятый за прототип и предназначенный для вычисления минимального сигнала из совокупности оптических сигналов, поданных на его вход. CMC содержит дифференциальные оптроны, входные оптические волноводы.
Прототип является существенным признаком предлагаемого изобретения.
Недостатком вышеописанного прототипа является невозможность выполнения операции введения нечеткости - фаззификации, при задании входной переменной в виде нечеткого множества.
Задачей изобретения является создание оптического фаззификатора, позволяющего повысить вычислительную производительность процесса фаззификации до 105-106 операций в секунду при одновременной возможности выполнения операции введения нечеткости - фаззификации, при задании входной переменной в виде нечеткого множества.
Технический результат выражается в расширении возможностей устройства - создание устройства, выполняющего операцию введения нечеткости - фаззификации, при задании входной переменной в виде нечеткого множества, а также в одновременном увеличении вычислительной производительности.
Сущность изобретения состоит в том, что в оптический фаззификатор, содержащий селектор минимального сигнала, введены источник излучения, оптический n - выходной разветвитель, первый линейный оптический транспарант, второй линейный оптический транспарант, резисторная оптопара, генератор стабильного тока, выход источника излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, выходы которого подключены к соответствующим входам первого линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены к соответствующим входам второго линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен к соответствующему входу селектора минимального сигнала, выход селектора минимального сигнала подключен ко входу резисторной оптопары, резистор которой включен последовательно в цепь генератора стабильного тока, а выход резисторной оптопары является выходом устройства.
Оптический фаззификатор - устройство, предназначенное для вычисления в режиме реального времени значения функции:
Figure 00000001
где α(x) - функция принадлежности, описывающая терм нечеткой лингвистической переменной х;
хi - конкретное числовое («четкое») значение входной лингвистической переменной, определенного на базовой шкале Х (x1, x2, …, xn, где n - определенное число значений базовой шкалы X, хi∈X);
β(x) - функция принадлежности нечеткого множества, в виде которого представлена входная переменная х.
Функциональная схема оптического фаззификатора показана на чертеже.
Оптический фаззификатор содержит:
1 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью n усл(овных) ед(иниц);
2 - оптический n-выходной разветвитель;
3 - первый линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией пропускания, пропорциональной
Figure 00000002
;
4 - второй ЛОТ с функцией пропускания, пропорциональной
Figure 00000003
;
5 - селектор минимального сигнала (CMC), выполненный в виде CMC, описанного в [А.с. №1223259, СССР, 1986. Селектор минимального сигнала. / Соколов С.В. и др.];
VO 6 - резисторную оптопару;
G 7 - генератор стабильного тока, выполненный, например, в виде генератора тока, описанного в [Либерман Ф.Я. Электроника на железнодорожном транспорте: Учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. / Ф.Я. Либерман. - М: Транспорт, 1987. - 288 с., страница 190, рисунок 9.4 б], и вырабатывающий стабильный ток величиной 1 усл. ед.
Выход ИИ 1 подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя 2. Выходы 21, 22, 23, … 2n оптического n-выходного разветвителя 2 подключены к соответствующим входам первого линейного оптического транспаранта 3. Выходы первого линейного оптического транспаранта 3 подключены к соответствующим входам второго линейного оптического транспаранта 4, каждый выход которого подключен к соответствующему входу селектора минимального сигнала 5. Выход селектора минимального сигнала 5 подключен ко входу резисторной оптопары VO 6 - светоизлучающему диоду. Резистор оптопары VO 6 включен последовательно в цепь генератора стабильного тока G 7, выход резисторной оптопары VO 6 является выходом устройства.
Работа устройства происходит следующим образом. С выхода ИИ 1 оптический поток с интенсивностью n усл. ед. поступает на вход n-выходного разветвителя 2. С выходов 21, 22, …, 2n оптического n-выходного разветвителя 2 оптические потоки единичной интенсивности поступают на входы первого ЛОТ 3 с функцией пропускания по оси ОХ, пропорциональной функции
Figure 00000002
, на выходах которого формируется плоский оптический поток с интенсивностью по оси ОХ, пропорциональной функции 1/α(x). Данный оптический поток поступает на входы второго ЛОТ 4 с функцией пропускания по оси ОХ, пропорциональной функции
Figure 00000003
, на выходах которого формируется оптический поток с интенсивностью по оси ОХ, пропорциональной функции 1/(α(х)·β(х)).
Данный оптический поток поступает на соответствующие входы CMC 5. Работа селектора минимального сигнала 5 описана в [А.с. №1223259, СССР, 1986. Селектор минимального сигнала. / Соколов С.В. и др.]. С выхода CMC 5 снимается сигнал напряжения, пропорциональный значению
Figure 00000004
(При этом очевидно, что минимум значения функции 1/(α(х)·(β(х)) определен для того же значения аргумента хi, для которого определен и максимум функции α(хi)·β(хi), i=1, …, n).
Выходной сигнал CMC 5 поступает на светоизлучающий диод резисторной оптопары VO 6. Сопротивление Rvo6 резистора оптопары VO 6 будет обратно пропорционально входному току резисторной оптопары [Иванов, В.И. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник / В.И. Иванов, А.И. Аксенов, A.M. Юшин. / Под ред. Н.Н Горюнова - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 184 с.], т.е. выходному сигналу CMC 5, и следовательно:
Figure 00000005
Напряжение на выходе резисторной оптопары VO 6 Uвых определяется как:
Figure 00000006
где I=1 усл. ед.- ток генератора стабильного тока G 7.
Таким образом, с учетом (3), (4), напряжение на выходе резисторной оптопары VO 6 UВЫХ оказывается пропорциональным величине:
UВЫХ~α(xi)·β(xi),
т.е. пропорциональным искомому значению γ:γ~UВЫХ
Быстродействие оптического фаззификатора определяется динамическими характеристиками селектора минимального сигнала и резисторной оптопары. Селектор минимального сигнала, выполненный на лавинных фотодиодах, имеет время срабатывания до 80-100 пс, а резисторные оптопары обладают быстродействием ~ 200 мкс. Для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.

Claims (1)

  1. Оптический фаззификатор, содержащий селектор минимального сигнала, отличающийся тем, что в него введены источник излучения, оптический n-выходной разветвитель, первый линейный оптический транспарант, второй линейный оптический транспарант, резисторная оптопара, генератор стабильного тока, выход источника излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, выходы которого подключены к соответствующим входам первого линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены к соответствующим входам второго линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен к соответствующему входу селектора минимального сигнала, выход селектора минимального сигнала подключен ко входу резисторной оптопары, резистор которой включен последовательно в цепь генератора стабильного тока, а выход резисторной оптопары является выходом устройства.
RU2010140540/08A 2010-10-04 2010-10-04 Оптический фаззификатор RU2432599C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010140540/08A RU2432599C1 (ru) 2010-10-04 2010-10-04 Оптический фаззификатор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010140540/08A RU2432599C1 (ru) 2010-10-04 2010-10-04 Оптический фаззификатор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2432599C1 true RU2432599C1 (ru) 2011-10-27

Family

ID=44998181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010140540/08A RU2432599C1 (ru) 2010-10-04 2010-10-04 Оптический фаззификатор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2432599C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463640C1 (ru) * 2011-12-01 2012-10-10 Михаил Александрович Аллес Оптический вычислитель дополнения нечеткого множества

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463640C1 (ru) * 2011-12-01 2012-10-10 Михаил Александрович Аллес Оптический вычислитель дополнения нечеткого множества

Similar Documents

Publication Publication Date Title
George et al. Neuromorphic photonics with electro-absorption modulators
Larger et al. Photonic information processing beyond Turing: an optoelectronic implementation of reservoir computing
Toole et al. Photonic implementation of a neuronal algorithm applicable towards angle of arrival detection and localization
Pantoli et al. A novel electronic interface for micromachined Si-based photomultipliers
CN102621768B (zh) 基于微环谐振器的n位光学数模转换器
RU2432599C1 (ru) Оптический фаззификатор
Schaub F2Cor: fast 2-stage correlation algorithm for FCS and DLS
RU2422876C1 (ru) Оптический дизъюнктор нечетких множеств
Hulea et al. Optical axons for electro-optical neural networks
RU2416119C2 (ru) Оптический фаззификатор
RU2439651C1 (ru) Оптоэлектронный дефаззификатор
Robertson et al. Photonic synaptic system for MAC operations by interconnected vertical cavity surface emitting lasers
RU2419127C2 (ru) Оптический дизъюнктор непрерывных множеств
RU2446434C1 (ru) Оптический фаззификатор
RU2432600C1 (ru) Оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств
Itoh et al. Optoelectronic fuzzy inference system based on beam-scanning architecture
Xu et al. Photoelectric hybrid convolution neural network with coherent nanophotonic circuits
RU2446432C1 (ru) Оптоэлектронный дефаззификатор
CN114706161A (zh) 一种基于频率编码的片上集成光学矩阵矢量处理器
RU2432598C1 (ru) Оптический граничный дизъюнктор нечетких множеств
Shen et al. On-chip optical neuromorphic computing
RU2665262C2 (ru) Оптоэлектронный компромиссный сумматор
RU2446431C1 (ru) Оптический фаззификатор
Bai et al. Quantized photonic neural network modeling method based on microring modulators
RU2446433C1 (ru) Оптоэлектронный нечеткий процессор