RU2439651C1 - Оптоэлектронный дефаззификатор - Google Patents
Оптоэлектронный дефаззификатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2439651C1 RU2439651C1 RU2010140538/08A RU2010140538A RU2439651C1 RU 2439651 C1 RU2439651 C1 RU 2439651C1 RU 2010140538/08 A RU2010140538/08 A RU 2010140538/08A RU 2010140538 A RU2010140538 A RU 2010140538A RU 2439651 C1 RU2439651 C1 RU 2439651C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- output
- input
- outputs
- photoresistor
- Prior art date
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 - создании оптоэлектронного дефаззификатора, позволяющего повысить вычислительную производительность до 105-106 операций в секунду при одновременной возможности выполнения операции дефаззификации. Такой результат достигается за счет того, что в оптоэлектронный дефаззификатор, содержащий источник когерентного излучения, оптический n-выходной разветвитель, оптический транспарант, введены n оптических Y-разветвителей, второй оптический транспарант, два оптических интегратора с функцией определенного интегрирования, фотоэлемент, фоторезистор, выход источника когерентного излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, каждый выход которого подключен к соответствующему входу первого оптического транспаранта, выходы первого оптического транспаранта подключены к соответствующим входам n оптических Y-разветвителей, первые выходы которых подключены к соответствующим входам второго оптического транспаранта, а вторые выходы подключены к соответствующим входам второго оптического интегратора, выходы второго оптического транспаранта подключены к соответствующим входам первого оптического интегратора, выход которого подключен ко входу фотоэлемента, выход второго оптического интегратора подключен ко входу фоторезистора, фотоэлемент и фоторезистор соединены последовательно, выводы фоторезистора являются 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 умножения оптических сигналов, содержащее оптический RS-триггер, оптический Y-разветвитель, три оптических бистабильных элемента, оптические волноводы с кольцевыми ответвлениями, оптические усилители, оптический компаратор, частотный фильтр, оптический транспарант [Пат. RU 2022328 С1, 1994, Оптический умножитель / С.В.Соколов].
Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический Y-разветвитель, оптический транспарант.
Недостатками вышеописанного устройства являются сложность и невозможность вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечеткологического вывода.
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.
Недостатками вышеописанного устройства являются сложность и невозможность вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечеткологического вывода.
Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь, принятый за прототип [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 прототипа, 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 вышеописанного устройства являются сложность и невозможность вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечеткологического вывода.
Задачей изобретения является создание оптоэлектронного дефаззификатора, позволяющего повысить вычислительную производительность до 105-106 операций в секунду при одновременной возможности выполнения операции дефаззификации - операции вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечеткологического вывода.
Технический результат выражается в расширении возможностей устройства - создании устройства, выполняющего операцию дефаззификации - операции вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечеткологического вывода.
Сущность изобретения состоит в том, что в оптоэлектронный дефаззификатор, содержащий источник когерентного 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, введены n оптических Y-разветвителей, второй оптический транспарант, два оптических интегратора с функцией определенного интегрирования, фотоэлемент, фоторезистор, выход источника когерентного излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, каждый выход которого подключен к соответствующему входу первого оптического транспаранта, выходы первого оптического транспаранта подключены к соответствующим входам n оптических Y-разветвителей, первые выходы которых подключены к соответствующим входам второго оптического транспаранта, а вторые выходы подключены к соответствующим входам второго оптического интегратора, выходы второго оптического транспаранта подключены к соответствующим входам первого оптического интегратора, выход которого подключен ко входу фотоэлемента, выход второго оптического интегратора подключен ко входу фоторезистора, фотоэлемент и фоторезистор соединены последовательно, выводы фоторезистора являются выходом устройства.
Оптоэлектронный дефаззификатор (ОДФ) - устройство, предназначенное для вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечеткологического вывода по методу центра тяжести, описываемому формулой:
где yOUT - искомое четкое значение выходной лингвистической переменной (центр площади, ограниченной функцией принадлежности);
µΣ(y) - результирующая после процедуры агрегирования функция принадлежности выходной лингвистической переменной y;
Max - верхняя граница - крайняя правая точка интервала носителя нечеткого множества выходной лингвистической переменной y;
Min - нижняя граница - крайняя левая точка интервала носителя нечеткого множества выходной лингвистической переменной y.
Функциональная схема ОДФ показана на чертеже.
Оптический дефаззификатор содержит:
- 1 - источник когерентного оптического излучения (ИКИ) с амплитудой 2n усл(овных) ед(иниц);
- 2 - оптический n-выходной разветвитель;
- 3 - первый оптический транспарант (ОТ) T1 с функцией пропускания, пропорциональной функции µΣ(y);
- 41, 42, …, 4n - группу оптических Y-разветвителей;
- 5 - второй оптический транспарант (ОТ) Т2 с функцией пропускания, пропорциональной функции y,
- 6, 7 - первый и второй оптические интеграторы (ОИ), выполняющие функцию определенного интегрирования, которые могут быть реализованы в виде оптического n-входного объединителя или фокусирующей линзы;
- VU 8 - фотоэлемент, работающий в режиме генератора тока,
- VR 9 - фоторезистор.
Выход ИКИ 1 подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя 2, выходы 21, 22, …, 2n оптического n-выходного разветвителя 2 подключены ко входам первого ОТ 3. Выходы первого ОТ 3 подключены к соответствующим входам оптических Y-разветвителей 41, 42, …, 4n, первые выходы которых подключены ко входам второго ОТ 5, а вторые выходы подключены ко входам второго ОИ 7. Выходы второго ОТ 5 подключены ко входам первого ОИ 6, а выход первого ОИ 6 подключен ко входу фотоэлемента VU 8. Выход второго ОИ 7 подключен ко входу фоторезистора VR 9. Фотоэлемент VU 8 и фоторезистор VR 9 соединены последовательно, выводы фоторезистора VR 9 являются выходом устройства.
Работа устройства происходит следующим образом. С выхода ИКИ 1 оптический когерентный поток с амплитудой 2n усл. ед. поступает на вход оптического n-выходного разветвителя 2, на выходах 21, 22, …, 2n которого формируется плоский оптический поток с амплитудой 2 усл. ед. по оси ОУ. Данный поток поступает на входы первого ОТ 3, на выходах которого формируется оптический поток с амплитудой 2µΣ(y), поступающий на соответствующие входы оптических Y-разветвителей 41, 42, …, 4n. На вторых выходах оптических Y-разветвителей 41, 42, …, 4n формируется плоский оптический поток с амплитудой µΣ(y), поступающий на входы второго ОИ 7, на выходе которого формируется оптический поток с амплитудой, пропорциональной (или с интенсивностью, пропорциональной . Далее выходной оптический поток второго ОИ 7 поступает на фоторезистор VR 9.
На первых выходах оптических Y-разветвителей 41, 42, …, 4n также формируется плоский оптический поток с амплитудой µΣ(y), поступающий далее на входы второго ОТ 5, на выходах которого формируется плоский оптический поток с амплитудой, пропорциональной µΣ(y)·y. Данный плоский оптический поток поступает на входы первого ОИ 6, с выхода которого оптический поток с амплитудой, пропорциональной (с интенсивностью, пропорциональной , поступает на фотоэлемент VU 8.
Так как зависимость фототока фотоэлемента VU 8 от интенсивности поступающего на его вход оптического потока с требуемой точностью аппроксимируется функцией вида [Бодиловский В.Г. Полупроводниковые и электровакуумные приборы в устройсвах автоматики, телемеханики и связи: Учебник для техникумов ж.-д. трансп.- 5-е изд., перераб. и доп. / В.Г.Бодиловский. - М: Транспорт, 1986. - 440 с.], то на выходе фотоэлемента VU 8 формируется фототок IФ, пропорциональный значению .
Так как зависимость сопротивления фоторезистора от интенсивности падающего на него светового потока с требуемой точностью аппроксимируется функцией вида [Либерман Ф.Я. Электроника на железнодорожном транспорте: Учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. / Ф.Я.Либерман. - М: Транспорт, 1987. - 288 с.], то сопротивление фоторезистора VR 9 будет обратно пропорционально значению .
Т.к. падение напряжения на фоторезисторе VR 9 определяется как:
то напряжение на фоторезисторе VR9, являющееся выходным сигналом ОДФ, оказывается пропорциональным значению:
т.е. искомому значению yOUT (yOUT~UVR9).
Быстродействие ОДФ определяется динамическими характеристиками фотоэлемента и фоторезистора. Т.к. фотоэлементы имеют частоту среза ~109 Гц, а фоторезисторы обладают временем задержки ~10-3…10-8 с, то для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.
Claims (1)
- Оптоэлектронный дефаззификатор, содержащий источник когерентного 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, отличающийся тем, что в него введены n оптических Y-разветвителей, второй оптический транспарант, два оптических интегратора с функцией определенного интегрирования, фотоэлемент, фоторезистор, выход источника когерентного излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, каждый выход которого подключен к соответствующему входу первого оптического транспаранта, выходы первого оптического транспаранта подключены к соответствующим входам n оптических Y-разветвителей, первые выходы которых подключены к соответствующим входам второго оптического транспаранта, а вторые выходы подключены к соответствующим входам второго оптического интегратора, выходы второго оптического транспаранта подключены к соответствующим входам первого оптического интегратора, выход которого подключен ко входу фотоэлемента, выход второго оптического интегратора подключен ко входу фоторезистора, фотоэлемент и фоторезистор соединены последовательно, выводы фоторезистора являются выходом устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010140538/08A RU2439651C1 (ru) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Оптоэлектронный дефаззификатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010140538/08A RU2439651C1 (ru) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Оптоэлектронный дефаззификатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2439651C1 true RU2439651C1 (ru) | 2012-01-10 |
Family
ID=45784286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010140538/08A RU2439651C1 (ru) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Оптоэлектронный дефаззификатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2439651C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701841C1 (ru) * | 2018-12-13 | 2019-10-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учрежедение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Устройство дефаззификации на основе метода отношения площадей |
RU2760632C1 (ru) * | 2020-11-03 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Быстродействующий дефаззификатор с использованием треугольных функций принадлежности |
-
2010
- 2010-10-04 RU RU2010140538/08A patent/RU2439651C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701841C1 (ru) * | 2018-12-13 | 2019-10-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учрежедение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Устройство дефаззификации на основе метода отношения площадей |
RU2760632C1 (ru) * | 2020-11-03 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Быстродействующий дефаззификатор с использованием треугольных функций принадлежности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
George et al. | Neuromorphic photonics with electro-absorption modulators | |
CN112232503B (zh) | 计算装置、计算方法以及计算系统 | |
Lee et al. | Photonic spiking neural networks with event-driven femtojoule optoelectronic neurons based on Izhikevich-inspired model | |
CN108694442A (zh) | 计算机系统以及使用了递归神经网络的运算方法 | |
RU2439651C1 (ru) | Оптоэлектронный дефаззификатор | |
RU2408052C1 (ru) | Оптоэлектронный дефаззификатор | |
RU2446432C1 (ru) | Оптоэлектронный дефаззификатор | |
RU2439652C1 (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 | |
RU2422876C1 (ru) | Оптический дизъюнктор нечетких множеств | |
RU2446435C1 (ru) | Оптоэлектронный дефаззификатор | |
RU2432599C1 (ru) | Оптический фаззификатор | |
Robertson et al. | Photonic synaptic system for MAC operations by interconnected vertical cavity surface emitting lasers | |
Peserico et al. | Design and testing of silicon photonic 4F system for convolutional neural networks | |
RU2446433C1 (ru) | Оптоэлектронный нечеткий процессор | |
RU2432600C1 (ru) | Оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств | |
RU2446434C1 (ru) | Оптический фаззификатор | |
RU2409831C1 (ru) | Оптический дефаззификатор | |
RU2446436C1 (ru) | Оптоэлектронный нечеткий процессор | |
Lee et al. | Izhikevich-inspired optoelectronic neurons with excitatory and inhibitory inputs for energy-efficient photonic spiking neural networks | |
RU2444047C1 (ru) | Оптический дефаззификатор | |
Xu et al. | High-energy-efficiency integrated photonic convolutional neural networks | |
RU2665262C2 (ru) | Оптоэлектронный компромиссный сумматор | |
Héroux et al. | Delayed feedback reservoir computing with VCSEL | |
RU2446431C1 (ru) | Оптический фаззификатор |