RU2446431C1 - Optical fuzzificator - Google Patents

Optical fuzzificator Download PDF

Info

Publication number
RU2446431C1
RU2446431C1 RU2010137439/08A RU2010137439A RU2446431C1 RU 2446431 C1 RU2446431 C1 RU 2446431C1 RU 2010137439/08 A RU2010137439/08 A RU 2010137439/08A RU 2010137439 A RU2010137439 A RU 2010137439A RU 2446431 C1 RU2446431 C1 RU 2446431C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
output
effect transistor
minimum signal
signal selector
Prior art date
Application number
RU2010137439/08A
Other languages
Russian (ru)
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 RU2010137439/08A priority Critical patent/RU2446431C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2446431C1 publication Critical patent/RU2446431C1/en

Links

Landscapes

  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: optical fuzzificator, having a minimum signal selector, also includes a radiation source, an optical n-output splitter, a first linear transparency filter, a second linear transparency filter, a field-effect transistor with a control p-n junction and a unit voltage source.
EFFECT: broader functional capabilities of the device, design of a fuzzification device, where the input variable is given in form of a fuzzy set, as well as simultaneous increase in computational efficiency.
1 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.The invention relates to computer technology and can be used in optical information processing devices built on the basis of continuous (fuzzy) logic.

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. Устройство для вычитания оптических сигналов / С.В.Соколов, А.А.Баранник, 1998].Known optical computing device for subtracting optical signals, containing optical amplifiers, an input optical splitter, two groups of optical banners, optical branches, an annular branch, an optical comparator, an optical branch, a pair of coupled optical waveguides and an optical bistable element [Pat. RU 2103721 C1. A device for subtracting optical signals / S.V. Sokolov, A.A. Barannik, 1998].

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический транспарант, оптический разветвитель.The essential features of an analogue common with the claimed device are as follows: optical transparency, optical splitter.

Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь [Пат. RU 2020550 С1. Оптический функциональный преобразователь / С.В.Соколов, 1994], содержащий источник когерентного излучения, дифференциатор, оптический n-выходной разветвитель, оптический транспарант, оптический n-входной объединитель, пару оптически связанных волноводов, оптический модулятор.A known optical computing device is a nonlinear power converter [US Pat. RU 2020550 C1. Optical functional converter / SVSokolov, 1994], containing a coherent radiation source, a differentiator, an optical n-output splitter, an optical transparency, an optical n-input combiner, a pair of optically coupled waveguides, an optical modulator.

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.The essential features of an analogue common with the claimed device are as follows: a radiation source, an optical n-output splitter, an optical transparency, an output of a radiation source is connected to an input of an optical n-output splitter, each output of an optical n-output splitter is connected to a corresponding input of an optical transparency.

Недостатками вышеописанных устройств являются сложность и невозможность выполнения операции введения нечеткости - фаззификации, при задании входной переменной в виде нечеткого множества.The disadvantages of the above devices are the complexity and inability to perform the operation of introducing fuzziness - fuzzification, when setting the input variable in the form of a fuzzy set.

Известно оптическое вычислительное устройство - селектор минимального сигнала (CMC) [A.c. СССР №1223259. Селектор минимального сигнала / Соколов С. В. и др., 1986], принятый за прототип и предназначенный для вычисления минимального сигнала из совокупности оптических сигналов, поданных на его вход. CMC содержит дифференциальные оптроны, входные оптические волноводы.Known optical computing device - minimum signal selector (CMC) [A.c. USSR No. 1223259. The minimum signal selector / Sokolov S.V. et al., 1986], adopted as a prototype and intended to calculate the minimum signal from a set of optical signals supplied to its input. CMC contains differential optocouplers, input optical waveguides.

Прототип является существенным признаком предлагаемого изобретения.The prototype is an essential feature of the invention.

Недостатком вышеописанного устройства является невозможность выполнения операции введения нечеткости - фаззификации, при задании входной переменной в виде нечеткого множества.The disadvantage of the above device is the inability to perform the operation of introducing fuzziness - fuzzification, when setting the input variable in the form of a fuzzy set.

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.The objective of the invention is the creation of an optical fuzzifier, which allows to increase the computational productivity of the fuzzification process to 10 5 -10 6 operations per second while at the same time it is possible to perform the operation of introducing fuzziness - fuzzification, when setting the input variable in the form of a fuzzy set.

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.The technical result is expressed in expanding the capabilities of the device - creating a device that performs the operation of introducing fuzziness - fuzzification, when setting the input variable in the form of a fuzzy set, and also at the same time increasing computational performance.

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, полевой транзистор с управляющим p-n-переходом, источник единичного напряжения, 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 к затвору полевого транзистора, включенного по схеме с общим истоком, сток которого подключен к положительному полюсу источника единичного напряжения, включенного с полевым транзистором последовательно, и является выходом устройства.The essence of the invention lies in the fact that a radiation source, an optical n-output splitter, a first linear optical transparency, a second linear optical transparency, a field effect transistor with a control pn junction, a unit voltage source, an output of a source are introduced into an optical fuzzifier containing a minimum signal selector radiation is connected to the input of the optical n-output splitter, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first linear optical transparency, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the second linear optical transparency, each output of which is connected to the corresponding input of the minimum signal selector, the output of the minimum signal selector is connected to the gate of the field effect transistor connected according to a common source circuit, the drain of which is connected to the positive pole of the unit voltage source connected to the field effect transistor sequentially, and is the output of the device.

Оптический фаззификатор - устройство, предназначенное для вычисления в режиме реального времени значения функции:Optical fuzzifier - a device designed to calculate in real time the value of a function:

Figure 00000001
Figure 00000001

где α(x) - функция принадлежности, описывающая терм нечеткой лингвистической переменной х;where α (x) is the membership function that describes the term of the fuzzy linguistic variable x;

хi - конкретное числовое («четкое») значение входной лингвистической переменной, определенное на базовой шкале Х (x12,..,хn, где n - определенное число значений базовой шкалы X, хi∈ X);x i is a specific numerical ("clear") value of the input linguistic variable, defined on the base scale X (x 1 , x 2 , .., x n , where n is a certain number of values on the base scale X, x i ∈ X);

β(х) - функция принадлежности нечеткого множества, в виде которого представлена входная переменная х.β (x) is the membership function of the fuzzy set, in the form of which the input variable x is represented.

Функциональная схема оптического фаззификатора показана на фигуре 1.Functional diagram of the optical fuzzifier shown in figure 1.

Оптический фаззификатор содержит:Optical fuzzifier contains:

- 1 - источник излучения (НИ) с интенсивностью n усл(овных) ед(иниц);- 1 - radiation source (NR) with an intensity of n conv (ov) units (units);

- 2 - оптический n-выходной разветвитель;- 2 - optical n-output splitter;

- 3 - первый линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией 1 пропускания, пропорциональной

Figure 00000002
;- 3 - the first linear optical transparency (LOT) with a transmission function 1 proportional to
Figure 00000002
;

- 4 - второй ЛОТ с функцией пропускания, пропорциональной

Figure 00000003
;- 4 - second LOT with transmission function proportional to
Figure 00000003
;

- 5 - селектор минимального сигнала (CMC), выполненный в виде CMC, описанного в [А.с. СССР №1223259. Селектор минимального сигнала / Соколов С.В. и др., 1986];- 5 - the minimum signal selector (CMC), made in the form of CMC described in [A.s. USSR No. 1223259. Minimum signal selector / Sokolov S.V. et al., 1986];

- VT 6 - полевой транзистор с управляющим p-n-переходом, включенный по схеме с общим истоком;- VT 6 - field-effect transistor with a control p-n junction, included in the scheme with a common source;

- Е7 - источник единичного напряжения.- E7 - source of unit voltage.

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 к затвору полевого транзистора VT6, включенного по схеме с общим истоком, - исток полевого транзистора VT6 подключен к общей шине, сток полевого транзистора VT6 подключен к положительному полюсу источника единичного напряжения Е7, минус источника единичного напряжения Е7 подключен к общей шине, сток полевого транзистора VT6 является выходом устройства.The output of AI 1 is connected to the input of the optical n-output splitter 2. The outputs 2 1 , 2 2 , 2 3 , ... 2 n of the optical n-output splitter 2 are connected to the corresponding inputs of the first linear optical transparency 3. The outputs of the first linear optical transparency 3 are connected to the corresponding inputs of the second linear optical transparency 4, each output of which is connected to the corresponding input of the minimum signal selector 5. The output of the minimum signal selector 5 is connected to the gate of the field-effect transistor VT6, connected according to the scheme with a common source, - the source of the field-effect transistor VT6 is connected to the common bus, the drain of the field-effect transistor VT6 is connected to the positive pole of the unit voltage source E7, minus the source of unit voltage E7 is connected to the common bus, the drain of the field-effect transistor VT6 is the output of the device.

Работа устройства происходит следующим образом. С выхода ИИ 1 световой поток с интенсивностью n усл. ед. поступает на вход n-выходного разветвителя 2. С выходов 21, 22, …, 2n оптического n-выходного разветвителя 2 световые потоки единичной интенсивности поступают на входы первого линейного оптического транспаранта 3 с функцией пропускания по оси ОХ, пропорциональной функции

Figure 00000004
, на выходах которого формируется плоский оптический поток с интенсивностью по оси ОХ, пропорциональной функции 1/α(х). Данный оптический поток поступает на входы второго линейного оптического транспаранта 4 с функцией пропускания по оси ОХ, пропорциональной функции
Figure 00000005
, на выходах которого формируется оптический поток с интенсивностью по оси ОХ, пропорциональной функции 1/(α(х)·β(х)).The operation of the device is as follows. From the output of AI 1 light flux with intensity n srvc. units arrives at the input of the n-output splitter 2. From the outputs 2 1 , 2 2 , ..., 2 n of the optical n-output splitter 2, luminous fluxes of unit intensity go to the inputs of the first linear optical transparency 3 with the transmission function along the OX axis, proportional to the function
Figure 00000004
at the outputs of which a flat optical stream is formed with intensity along the OX axis proportional to the function 1 / α (x). This optical stream enters the inputs of the second linear optical transparency 4 with the transmission function along the OX axis, proportional to the function
Figure 00000005
at the outputs of which an optical flow is formed with intensity along the OX axis, proportional to the function 1 / (α (x) · β (x)).

Данный оптический поток поступает на соответствующие входы CMC 5. Работа селектора минимального сигнала 5 описана в [А.с. СССР №1223259. Селектор минимального сигнала / Соколов С.В. и др., 1986]. С выхода CMC 5 снимается сигнал напряжения, пропорциональный:This optical stream is supplied to the corresponding inputs of CMC 5. The operation of the minimum signal selector 5 is described in [A.S. USSR No. 1223259. Minimum signal selector / Sokolov S.V. et al., 1986]. A voltage signal proportional to:

Figure 00000006
Figure 00000006

(При этом очевидно, что минимум значения функции 1/α(хi)·β(хi) определен для того же значения аргумента хi, для которого определен и максимум функции α(хi)·β(хi), i=1,…, n).(Moreover, it is obvious that the minimum value of the function 1 / α (x i ) · β (x i ) is defined for the same value of the argument x i for which the maximum of the function α (x i ) · β (x i ), i = 1, ..., n).

Выходной сигнал CMC 5 поступает на затвор полевого транзистора VT6.The output signal of CMC 5 is fed to the gate of the VT6 field-effect transistor.

Ток стока IC в полевом транзисторе VT6 определяется как:The drain current I C in the field effect transistor VT6 is defined as:

Figure 00000007
Figure 00000007

где UСИ - напряжение между истоком и стоком полевого транзистора VT6;where U SI is the voltage between the source and drain of the field-effect transistor VT6;

RС - сопротивление канала полевого транзистора VT6.R C - channel resistance of the field-effect transistor VT6.

Т.к. напряжение UСИ - от источника единичного напряжения Е7, равно единице, а сопротивление канала полевого транзистора VT6 пропорционально напряжению UЗИ ("затвор-исток"), поступающему от CMC 5 и пропорциональному соответствующему значению 1/α(хi)·β(хi), то с учетом равенств (2) и (3) ток стока IС полевого транзистора VT6 оказывается пропорциональным значению:Because voltage U SI - from a unit voltage source E7 is equal to unity, and the resistance of the channel of the field-effect transistor VT6 is proportional to the voltage U ZI ("gate-source") coming from CMC 5 and proportional to the corresponding value 1 / α (x i ) · β (x i ), then taking into account equalities (2) and (3), the drain current I C of the field effect transistor VT6 is proportional to the value:

Figure 00000008
Figure 00000009
,
Figure 00000008
Figure 00000009
,

т.е. искомому значению γ(γ~IС).those. the desired value of γ (γ ~ I C ).

Быстродействие оптического фаззификатора определяется динамическими характеристиками селектора минимального сигнала и полевого транзистора. Селектор минимального сигнала, выполненный на лавинных фотодиодах, имеет время срабатывания до 80-100 пс, а полевой транзистор с управляющим p-n-переходом обладает частотным диапазоном до десятка МГц. Для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.The speed of the optical fuzzifier is determined by the dynamic characteristics of the minimum signal selector and the field effect transistor. The minimum signal selector, made on avalanche photodiodes, has a response time of up to 80-100 ps, and a field-effect transistor with a controlling p-n junction has a frequency range of up to ten MHz. For existing continuous-processing information processing systems, such a speed ensures their operation in almost real time.

Claims (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, полевой транзистор с управляющим p-n-переходом, источник единичного напряжения, 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 к затвору полевого транзистора, включенного по схеме с общим истоком, сток которого подключен к положительному полюсу источника единичного напряжения, включенного с полевым транзистором последовательно, и является выходом устройства. An optical phase shifter containing a minimum signal selector, characterized in that a radiation source, an optical n-output splitter, a first linear optical transparency, a second linear optical transparency, a field effect transistor with a pn-junction control, a unit voltage source, an output of a radiation source are connected to the input of the optical n-output splitter, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first linear optical transparency, the outputs of which are connected to the corresponding to the inputs of the second linear optical transparency, each output of which is connected to the corresponding input of the minimum signal selector, the output of the minimum signal selector is connected to the gate of the field effect transistor, connected according to a common source circuit, the drain of which is connected to the positive pole of the unit voltage source, connected in series with the field effect transistor , and is the output of the device.
RU2010137439/08A 2010-09-08 2010-09-08 Optical fuzzificator RU2446431C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137439/08A RU2446431C1 (en) 2010-09-08 2010-09-08 Optical fuzzificator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137439/08A RU2446431C1 (en) 2010-09-08 2010-09-08 Optical fuzzificator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2446431C1 true RU2446431C1 (en) 2012-03-27

Family

ID=46030959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010137439/08A RU2446431C1 (en) 2010-09-08 2010-09-08 Optical fuzzificator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2446431C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU450196A1 (en) * 1973-01-05 1974-11-15 Предприятие П/Я А-1631 A device for determining the coordinates and magnitude of the maximum distribution of the average time intensity of the light flux
SU1223259A2 (en) * 1984-11-11 1986-04-07 Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. Selector of minimum signal
EP0588638A1 (en) * 1992-09-18 1994-03-23 Hamamatsu Photonics K.K. Optical digital apparatus
US5317453A (en) * 1988-02-17 1994-05-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical computer element
RU2020550C1 (en) * 1990-10-30 1994-09-30 Ростовское высшее военно-инженерное училище ракетных войск Optical functional converter
RU2103721C1 (en) * 1995-10-31 1998-01-27 Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Гл.маршала артиллерии Неделина М.И. Device for subtraction of optical signals

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU450196A1 (en) * 1973-01-05 1974-11-15 Предприятие П/Я А-1631 A device for determining the coordinates and magnitude of the maximum distribution of the average time intensity of the light flux
SU1223259A2 (en) * 1984-11-11 1986-04-07 Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. Selector of minimum signal
US5317453A (en) * 1988-02-17 1994-05-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical computer element
RU2020550C1 (en) * 1990-10-30 1994-09-30 Ростовское высшее военно-инженерное училище ракетных войск Optical functional converter
EP0588638A1 (en) * 1992-09-18 1994-03-23 Hamamatsu Photonics K.K. Optical digital apparatus
RU2103721C1 (en) * 1995-10-31 1998-01-27 Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Гл.маршала артиллерии Неделина М.И. Device for subtraction of optical signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106815636B (en) A kind of neuron circuit based on memristor
CN102062988B (en) Optical logic gate based on double parallel microring resonators
CN102621768B (en) N-bit optical digital-to-analog converter based on micro ring resonator
CN105279558B (en) A kind of multi-peak photovoltaic MPPT methods based on BP neural network
RU2416119C2 (en) Optical phasification apparatus
RU2408052C1 (en) Optoelectronic dephasing apparatus
RU2446431C1 (en) Optical fuzzificator
RU2422876C1 (en) Optical or gate for fuzzy sets
RU2419127C2 (en) Optical or gate for continuous sets
CN105103444B (en) Signal output apparatus
RU2446435C1 (en) Optoelectronic defuzzificator
CN204740523U (en) Utilize load changes signal conditioning bias current's device
RU2432598C1 (en) Optical boundary disjunctor for fuzzy sets
RU2446434C1 (en) Optical fuzzificator
RU2437139C1 (en) Optical boundary disjunctor for fuzzy sets
RU2523947C1 (en) Output stage of power amplifier based on complementary transistors
RU2446436C1 (en) Optoelectronic fuzzy processor
RU2446432C1 (en) Optoelectronic defuzzificator
RU2451976C2 (en) Optical fuzzy set d-disjunctor
CN107290582A (en) A kind of current sampling circuit
RU2432600C1 (en) Optical disjunctor for continuous (fuzzy) sets
RU2446433C1 (en) Optoelectronic fuzzy processor
RU2432602C1 (en) Optical boundary conjunctor of fuzzy sets
RU2665262C2 (en) Optoelectronic compromise summator
RU2646366C1 (en) Optoelectronic compromise summator