SU696497A1 - Neuron simulator - Google Patents
Neuron simulatorInfo
- Publication number
- SU696497A1 SU696497A1 SU772475658A SU2475658A SU696497A1 SU 696497 A1 SU696497 A1 SU 696497A1 SU 772475658 A SU772475658 A SU 772475658A SU 2475658 A SU2475658 A SU 2475658A SU 696497 A1 SU696497 A1 SU 696497A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- channel
- output
- input
- inputs
- blocks
- Prior art date
Links
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Description
Изобретение относитс к области моделировани свойств биологических нейронов и может найти применение в радиотехнических системах, си темах телеуправлени , телеметрии и автоматики, а также в сенсорных системах роботов. Известно устройство дл моделировани нейрона, содержащее блок Зсщани начальных условий, сумглатор и блок пам ти обучени 1. Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретени вл етс устройство дл моделировани нейрона, содержащее три канала, каждый из которых содержит интегратор , выход которого подключен к пер вому входу блока управл емой проводимости , выход блока управл емой проводимости третьего канала соединен со вторым входом блока управл е мой проводимости второго канала, выход которого подключен ко второму входу блока управл емой проводимости первого канала, выход которого соединен со входом генератора потенциалов действи , выход которого вл етс выходом устройства 2. Недостатком известных устройств вл етс низка точность моделировани . Цель .изобретени - повышение точности моделировани . Указанна цель достигаетс тем, что в каждый канал устройства введены блок пам ти обучени и блоки задани управл емых синаптичаских коэффициентов , первые вkoды которых вл ютс входами устройства и подключены к входам блока пам ти обучени своего канала, выходы которого соединены со вторыми входами блоков задани управл емых синаптических коэффициентов своего канала, выходы которых подключены ко входам интегратора своего канала. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства,содержащего L блоков зани управл емых синаптических коэффициентов в первом канале (в кацале возбуждени ) 1, М блоков задани управл емых сипаптических коэффициентов во втором канале (в канале постсинаптического торможени ) 2, N блоков задани управл емых синаптических коэффициентов в третьем канале (в канале пресинаптического торможени ) 3, интеграторы 4-6 в каналах возбуждени , постсинаптического и пресинаптического торможени соответственно, блоки 7т9 пам ти обучени в каналах возбуждени , постсинаптического и пресинаптического торможени соответс-венно , блоки 10т12 управл емой проводимости в каналах возбуждени , постсинаптического и пресинаптического торможени , генератор 13 потенциалов действи . На фиг. 2 представлена схема формировани кратковременной и долговременной пам ти п одному из синаптических входов в одном из каналов устройства.The invention relates to the field of modeling the properties of biological neurons and can be used in radio systems, telecontrol, telemetry and automation, as well as in robot sensory systems. A device for simulating a neuron is known, which contains a unit for initial conditions, a sugator and a learning memory unit 1. The closest in technical essence to the proposed invention is a device for simulating a neuron, which contains three channels, each of which contains an integrator, the output of which is connected to control conductivity unit, the output of the controllable conductivity unit of the third channel is connected to the second input of the conductivity control unit of the second channel, the output of which is connected to the second The input of the controllable conductivity unit of the first channel, the output of which is connected to the input of the action potential generator, the output of which is the output of device 2. A disadvantage of the known devices is the low accuracy of the simulation. The purpose of the invention is to improve the accuracy of modeling. This goal is achieved by introducing a learning memory block and controllable synaptic coefficient setting blocks into each channel of the device, the first inputs of which are the device inputs and connected to the inputs of the training memory section of its channel, the outputs of which are connected to the second inputs of the control setting blocks of the synaptic coefficients of its channel, the outputs of which are connected to the inputs of the integrator of its channel. FIG. 1 shows a block diagram of a device containing L blocks of controlled synaptic coefficients in the first channel (in excitation) 1, M blocks of controlled synaptic coefficients in the second channel (in the postsynaptic inhibition channel) 2, N blocks of controlled synaptic coefficients in the third channel (in the presynaptic inhibition channel) 3, integrators 4-6 in the excitation channels, postsynaptic and presynaptic inhibition, respectively, blocks 7t9 of the learning memory in the excitation channels, postsyn pticheskogo and presynaptic inhibition sootvets-venno blocks 10t12 controllable conductivity in channels excitation postsynaptic and presynaptic inhibition generator 13 action potentials. FIG. 2 shows a diagram of the formation of a short-term and long-term memory for one of the synaptic inputs in one of the channels of the device.
Работает устройство следующим образом. Поступающие по каждому входу импульсные последовательности интегрируютс во времени на интеграторах 4тб. Суммарный возбуждающий потенциал Е (t), подаваемый на в.ход генератора потенциалов действи 13, тормозной потенциал I(t) и растормаживающий D (t) описываютс уравнени ми:The device works as follows. Pulse sequences arriving at each input are integrated in time on integrators 4TB. The total excitation potential E (t) supplied to the input of the generator of the action potential 13, the braking potential I (t) and the disinhibition D (t) are described by the equations:
Е: t-H,I(A)Mrt-A,.) E: t-H, I (A) Mrt-A ,.)
-00 .|-00. |
1(О -f г t-Л,)(Л)а)(,1-Л,Р(Л)хr.,A)dA 2) D(t)f rf (t-A)(il) ,(3)1 (O-fg t-L,) (L) a) (, 1-L, P (L) xr., A) dA 2) D (t) f rf (t-A) (il), (3)
-00 X:( гдеL , M,N - число возбуждающих, тормозных и растормгикивающих входов нейрона соответственно,,-{t),g(t),n{i)весоные функции возбуждающих, тормозных и растормаживающих входов, (jj{t),U34-{t), iJ|cCt) - управл емые синаптические коэффициенты,ХЕ1 ,Xij. ,Хдк сигналы, поступающие на -и возбуждающий , j-и тормозной, к-й растор маживающий входы. Сигналами управлени дл коэффи циентов (U(t) вл ютс выходные сиг налы блоков пам ти обучени 7, 8,9 Р a)-j й-ра-л1 орх-) , V -О p;(t)rK-i(t)при P(t)ej, T.(t) np(t-A)(OpX,.()dA TipvtP/tKQ,, i -oo при P(t)0T, )К.1Ш PB,(t)Up(t-A)(Op) лриР(1)е при Р()/во, P Ji K-iCt) где dp - весова функци блока па м ти обучени , посто нна времени-00 X :( where L, M, N are the number of excitatory, inhibitory and disarming inputs of the neuron, respectively, ,, - (t), g (t), n (i) are the weighing functions of the excitatory, inhibitory and disinhibition inputs, (jj {t) , U34- (t), iJ | cCt) - controllable synaptic coefficients, XE1, Xij. , HDK signals arriving at - and exciting, j- and inhibitory, to the th splitting input. The control signals for the coefficients (U (t) are the output signals of the learning memory blocks 7, 8.9 Pa) -j th-pa-1 opx-), V –O p; (t) rK-i ( t) with P (t) ej, T. (t) np (tA) (OpX,. () dA TipvtP / tKQ ,, i -oo with P (t) 0T,) К.1Ш PB, (t) Up (tA) (Op) RLR (1) e at P () / in, P Ji K-iCt) where dp is the weighting function of the unit for teaching and learning, time constant
которой () BO много раз превышает посто нные времени каналов возбуждени , торможени , растормаживани , а)р синаптические коэффициенты блоков пам ти обучени ,ЭЕ iSj , Эц - пороги пороговых блоков 14 (фиг. 2) блоков пам ти обучени , K-l(t) - ступенчата функци , вл юща с выходным сигналом порогового блока -14 (фиг.2).which () BO many times exceeds the time constants of the channels of excitation, braking, disinhibition, a) the synaptic coefficients of the learning memory blocks, EE iSj, Etz are the thresholds of the threshold blocks 14 (Fig. 2) learning memory blocks, Kl (t) - step function, which is the output signal of threshold block -14 (Fig. 2).
Поступающие по каждому входу импульсные последовательности интегрируютс во времени на интеграторах в канале возбуждени , постсинаптического и пресинаптического торможени , и, кроме того, параллельно поступают на интеграторы 15 (фиг.2) блоков пам ти обучени . Здесь они интегрируютс с большой посто нной времени (уравнени 446). Выход интегратора 15 P(t) поступает на вход порогового блока 14 и параллельно на элемент ИЛИ 16, выходной сигнал которого служит дл управлени синаптическим коэффициентом CJ . При достижении сигналом P/t) порогового значени Q на выходе порогового блока 14 (фиг.2) по вл етс сигнал K-l(t), во много раз превышающий амплитуду сигнала Р (t) , и на выходе элемента ИЛИ 16 устанавливаетс потенциал, равный по величине K-l(t), Блок задани управл емого синапического коэффициента 1 работает ледующим образом. При отсутствии ходного сигнала () или при одиочных импульсах синаптический коэффициентbJ блока 1 равен О, так как блок 1 представл ет собой элемент И, на выходе которого сигнал будет тем больше, чем больше управл ющий сигнал с выхода элемента ИЛИ 16. Коэффициент передачи имеет .наибольшее значение при наличии на выходе элемента ИЛИ 16 сигнала к -1(t). Наличие сигнала Kl(t) имитирует долговременную пам ть. Этот сигнал по вл етс в случае наличи на входе часто повтор ющихс сигналов X (t) . Кратковременную пам ть определ ет амплитуда сигнала P(t), котора также формируетс в блоке пам ти обучени . Введение новых структурных элементов обеспечивает моделирование кратковременной и долговременной пам ти, что повышает точность моделировани . Форму ла изобретени Устройство дл моделировани нейрона, содержащее три канала, каждый из которых содержит интегратор, выход которого подключен к первомуPulse sequences arriving at each input are integrated in time on integrators in the excitation channel, postsynaptic and presynaptic inhibition, and, in addition, in parallel arrive at integrators 15 (Fig. 2) of learning memory blocks. Here they are integrated with a large time constant (Eqs. 446). The output of the integrator 15 P (t) is fed to the input of the threshold unit 14 and in parallel to the element OR 16, the output signal of which serves to control the synaptic coefficient CJ. When the signal P / t reaches the threshold value Q, the signal Kl (t) appears at the output of the threshold block 14 (Fig. 2), many times larger than the amplitude of the signal P (t), and the output element OR 16 is set to a potential equal to according to the value of Kl (t), the unit for setting the controlled synaptic coefficient 1 works in the following way. In the absence of an input signal () or in the case of single impulses, the synaptic coefficient bJ of block 1 is equal to O, since block 1 is an AND element, the output of which is greater, the greater the control signal from the output of the OR 16 element. the largest value in the presence of the output element OR 16 signal to -1 (t). The presence of the Kl (t) signal simulates a long-term memory. This signal appears when there are frequently repeated signals X (t) at the input. The short term memory determines the amplitude of the signal P (t), which is also generated in the learning memory unit. The introduction of new structural elements provides modeling of short-term and long-term memory, which increases the accuracy of modeling. Formula of the Invention A neuron simulation device comprising three channels, each of which contains an integrator, the output of which is connected to the first
входу блока управл емой проводимости , выход блока управл емой проводимости третьего канала соединен со вторым входом блока управл емой проводимости второго канала, выход которого подключен ко второму входу блока управл емой проводимости первого канала, выход которого соединен со входом генератора потенциалов действи , выход которого вл етс выходом устройства , отличающеес тем, что, с целью повышени точности моделировани , в каждый канал устройства введены блок пам ти обучени и блоки задани управл емых синаптических коэффициентов, первые входы которых вл ютс входами устройства и подключены к входам блока пам ти обучени своего канала, выходы которого соединены со вторыми входами блоков задани управл емых синаптических коэффициентов своего канала, выходы KOTopfcDC подключены ко входам интегратрра своего канала.the input of the controllable conductivity unit, the output of the controllable conductivity unit of the third channel is connected to the second input of the controllable conductivity unit of the second channel, the output of which is connected to the second input of the controlled conductivity unit of the first channel, the output of which is connected to the input of the action potential generator, the output of which is the output of the device, characterized in that, in order to improve the accuracy of the simulation, a learning memory block and blocks for specifying controlled synaptic coefficients are inserted into each channel of the device The patients whose first inputs are device inputs and are connected to the inputs of the learning memory of their channel, the outputs of which are connected to the second inputs of the tasks of controlled synaptic coefficients of their channel, the outputs of KOTopfcDC are connected to the inputs of the integrated channel of their channel.
Источники информсщии, Sources of information
0 прин тые во внимание при экспертизе0 taken into account in the examination
1.Авторское свидетельство СССР № 563680, кл.С 06 G 7/60, 1975,1. USSR author's certificate No. 563680, c. 06 G 7/60, 1975,
2.Авторское свидетельство СССР W 453710, кл. G 06 G 7/60, 1972.2. Authors certificate of the USSR W 453710, cl. G 06 G 7/60, 1972.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772475658A SU696497A1 (en) | 1977-04-14 | 1977-04-14 | Neuron simulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772475658A SU696497A1 (en) | 1977-04-14 | 1977-04-14 | Neuron simulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU696497A1 true SU696497A1 (en) | 1979-11-05 |
Family
ID=20704811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU772475658A SU696497A1 (en) | 1977-04-14 | 1977-04-14 | Neuron simulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU696497A1 (en) |
-
1977
- 1977-04-14 SU SU772475658A patent/SU696497A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3287649A (en) | Audio signal pattern perception device | |
Gerstner et al. | Hebbian learning of pulse timing in the barn owl auditory system | |
Donati et al. | A spiking implementation of the lamprey's Central Pattern Generator in neuromorphic VLSI | |
US4896053A (en) | Solitary wave circuit for neural network emulation | |
Borisyuk et al. | A new statistical method for identifying interconnections between neuronal network elements | |
SU696497A1 (en) | Neuron simulator | |
Foderaro et al. | Indirect training of a spiking neural network for flight control via spike-timing-dependent synaptic plasticity | |
Sboev et al. | To the role of the choice of the neuron model in spiking network learning on base of spike-timing-dependent plasticity | |
Thiruvarudchelvan et al. | Analysis of SpikeProp convergence with alternative spike response functions | |
Lobov et al. | Spiking neurons as universal building blocks for hybrid systems | |
Parker et al. | Learning with temporal derivatives in pulse-coded neuronal systems | |
RU2024059C1 (en) | Equipment for modelling of neuron | |
RU2028669C1 (en) | Device for simulating neuron | |
SU1360436A1 (en) | Neuron model | |
Shen et al. | Oscillations and spiking pairs: behavior of a neuronal model with STDP learning | |
SU1672482A1 (en) | Neurons simulators | |
González-Nalda et al. | Topos: Spiking neural networks for temporal pattern recognition in complex real sounds | |
SU773650A1 (en) | Device for simulating adaptation processes in neurin systems | |
SU1561076A1 (en) | Device for modeling neuron of higher order | |
SU734798A1 (en) | Muscle model | |
Seung | Learning: From Synapses to Systems | |
SU1564654A1 (en) | Device for modeling neuron | |
SU1401490A1 (en) | Device for simulating afferent neuron | |
Rasche | Analog VLSI circuits for emulating computational features of pyramidal cells | |
Munro et al. | Integration and differentiation in dynamic recurrent neural networks |