SU883927A2 - Device for simulating neurone - Google Patents
Device for simulating neurone Download PDFInfo
- Publication number
- SU883927A2 SU883927A2 SU792773256A SU2773256A SU883927A2 SU 883927 A2 SU883927 A2 SU 883927A2 SU 792773256 A SU792773256 A SU 792773256A SU 2773256 A SU2773256 A SU 2773256A SU 883927 A2 SU883927 A2 SU 883927A2
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- integrator
- inputs
- value
- Prior art date
Links
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
Изобретение относитс к области бионики и вычислительной техники и может быть использоЕано в качестве элемента нейронных сетей дл моделировани биологических процессов в устройствах распознавани образов, а также в качестве элемента анализаторньох структур в робототехнике.The invention relates to the field of bionics and computer technology and can be used as an element of neural networks for modeling biological processes in pattern recognition devices, as well as an element of analyzer structures in robotics.
По основному авт. св. № 682910 известно устройство дл моделировани нейрона, содержащее ш блокор изменени синаптических весов, первые входы которых вл ютс входами устройства, а выходы соединены со входами первого сумматора, второй сумматор и п ть цифровых интеграторов , выход первого сумматора подключен к первому входу первого цифрового интегратора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора , выход которого подключен к первому входу второго цифрового интегратора , выход которого соединен р первыми входами третьего и четвертого цифровых интеграторов, выход четвертого цифрового интегратора подключен к второму входу второго сумматора, к третьему входу которого подключен выход п того цифрового интегратора, первый вход которого и второй входAccording to the main author. St. No. 682910, a device for simulating a neuron is known, which contains a synaptic balance changing block, the first inputs of which are the device's inputs, and the outputs are connected to the inputs of the first adder, the second adder and five digital integrators, the output of the first adder is connected to the first input of the first digital integrator, the output of which is connected to the first input of the second adder, the output of which is connected to the first input of the second digital integrator, the output of which is connected by the first inputs of the third and fourth digital integrators, the output of the fourth digital integrator connected to the second input of the second adder, a third input of which is connected to the output of the fifth digital integrator having a first input and a second input
второго интегратора подключены к одному управл ющему входу устройства, вторые входы п блоков изменени синаптических весов и вторые входы первого , третьего, четвертого и п того цифровых интеграторов соединены с другими управл ющими входами устройства соответственно.the second integrator is connected to one control input of the device, the second inputs of the n blocks of synaptic balance changes and the second inputs of the first, third, fourth and fifth digital integrators are connected to other control inputs of the device, respectively.
В качестве исходной информации, As background information,
to поступающей на входы устройства при использова:нии в нем цифровых интеграторов с одноразр дными приращени ми, используютс импульсные потоки одноразр дных приращений, которые пред15 ставл ют собой импульсные последовательности определенной частоты. При использовании в устройстве цифровых интеграторов с многоразр дными приращени ми в качестве исходной информа20 ции, поступающей на входы устройства , используютс двоичные коды Ц.When input to the device's inputs when using digital one-bit incrementors in it, pulse streams of one-bit increments, which are 15 pulse sequences of a certain frequency, are used. When digital integrators with multi-bit increments are used in the device, binary D codes are used as initial information entering the device inputs.
Однако устройство не позвол ет производить -обработку зрительной информации , поступающей в виде световых However, the device does not allow the processing of visual information coming in the form of light
25 сигналов непосредственно из окружающей среды, что снижает функциональные возможности устройства и ограничивает возможности его использовани в качестве элемента зрительных анали30 заторных структур, широко испольэуемых при проектировании интегральных роботов.25 signals directly from the environment, which reduces the functionality of the device and limits the possibilities of using it as an element of visual analysis of mash structures widely used in the design of integrated robots.
Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет возможности обработки световой информации .The purpose of the invention is to expand the functionality due to the possibility of processing light information.
Указанна , цель достигаетс тем, что в устройство дл моделировани неПрона введены п рецепторов, выходы которых подключены к первьом вхо- Дам п блоков изменени синаптических весов, входы п рецепторов вл ютс входами устройства.This goal is achieved by the fact that n receptors have been introduced into the device for modeling of proton, the outputs of which are connected to the first inputs of the n blocks of synaptic balance changes, the inputs of the n receptors are the inputs of the device.
Рецептор содержит масштабный усилитель , фотодиод, декадный делитель напр жени , линию задержки, коммутатор , нуль-орган, двоичный счетчик И генератор импульсов, выход которого подключен к счетному входу двоичного счетчика, информационные выходы которого соединены с первым входом коммутатора и со входами декадного делител напр жени , выход которого подключен к первому входу нуль-органа , выход которого соединен с вторым входом коммутатора и через линию задержки - с установочным входом двоичного счетчика, выход коммутатора вл етс выходом рецептора, катод фотодиода подключен к первому входу масштабного усилител , выход которого соединен с вторым входом нуль-органа , анод фотодиода и второй вход масштабного усилител подключены к шине нулевого потенциала.The receptor contains a scale amplifier, a photodiode, a decadal voltage divider, a delay line, a switch, a null organ, a binary counter, and a pulse generator whose output is connected to the counter input of a binary counter, the information outputs of which are connected to the first input of the switch and the output of which is connected to the first input of the null organ, the output of which is connected to the second input of the switch and through the delay line to the installation input of the binary counter, the output of the switch is receptor progress, the cathode of the photodiode is connected to the first input of scaling amplifier whose output is connected to the second input of the zero-body, the anode of the photodiode and the second input of scaling amplifier connected to the zero potential bus.
На фиг. 1 представлена олок-схема устройства, на фиг. 2 - схема отдельного рецептора, на фиг. 3 - зависимость и f{H), на фиг. 4 и 5 временные диаграммы.FIG. 1 is a diagram of the device; FIG. 2 is a diagram of a separate receptor; FIG. 3 - dependence and f {H), in FIG. 4 and 5 time diagrams.
Устройство дл моделировани нейрона содержит п рецепторов 1 ,,-lf, входы которых вл ютс входами устройства , п блоков изменени синаптических весов , выполненных в виде цифровых интеграторов, управл ющие входы подключены к входам подынтегральных функций (вторые входы) цргфровых интеграторов „, первый сумматор 4, который осуществл ет пространственное суммирование входных сигналов,первый цифровой интегратор 5, вход 6 которого соединен с втоцдам входом интегратора 5 и управл ет изменением веса пространственного суммировани , второй сумматор 7, второй цифровой интегратор 8, вхощ подыйтегральной функции которого подсоединен к входу 9, управл ющему изменением длительности временного суммировани . Вход переменной интегрировани интегратора 8 объединен с выходом цифрового интегратора 10 и подключен к входу переменной интегрировани цифрового интегратора 11, выход которого вл етс выходом устройства, а вход подынтегральной функции соединен с входом 12,служащим дл изменени значени весаThe device for modeling a neuron contains n receptors 1 ,, - lf, the inputs of which are the inputs of the device, n blocks of changing synaptic weights, made in the form of digital integrators, the control inputs connected to the inputs of integrands (second inputs) of digital integrators, the first adder 4, which performs the spatial summation of the input signals, the first digital integrator 5, the input 6 of which is connected to the second input of the integrator 5 and controls the change in the weight of the spatial summation, second Adder 7, the second digital integrator 8, the power of the integral function of which is connected to the input 9, which controls the change in the duration of the time summation. The variable integration input of the integrator 8 is combined with the output of the digital integrator 10 and connected to the input of the variable integration of the digital integrator 11, the output of which is the output of the device, and the input of the integrand function is connected to the input 12, which serves to change the weight value
выходной величины, цифровой интег-р тор 13, вход подынтегральной функции которого подсоединен к 14, -управл ющему изменением порога. Интеграторы 8 и 10 и сумматор 7 образуют блок временного суммировани output value, digital integrator 13, the input of the integrand function of which is connected to 14, the-controlling change of the threshold. The integrators 8 and 10 and the adder 7 form a block of time summation
5 входных сигналов. Входы переменных интегрировани интеграторов 10 и 13 объединены и подключены к входу 15, служащему дл подачи приращений независимой переменной.5 input signals. The inputs of the integration variables of the integrators 10 and 13 are combined and connected to the input 15, which serves to supply increments to an independent variable.
00
Рецептор содержит фотодиод 16, масштабный усилитель 17 с резисторами 18 и 19, нуль-орган 20, представл ющий собой дифференциальный усилитель 21 с резистором 22 в цепи обрат5 ной св зи, декадный делитель напр жени 23, двоичный счетчик 24, линию задержки 25, коммутатор 26 и генератор импульсов 27,The receptor contains a photodiode 16, a scale amplifier 17 with resistors 18 and 19, a null organ 20, a differential amplifier 21 with a resistor 22 in the feedback circuit, a ten-day voltage divider 23, a binary counter 24, a delay line 25, a switch 26 and pulse generator 27,
Рассмотрим сначала работу отдельного рецептора (фиг, 2),Consider first the work of a separate receptor (FIG. 2)
00
Фотодиод 16 позвол ет получить зависимость напр жени И (получаемого на выходе фотодиода) от освещенности Н внешней среды. Максимальное значение.напр жени , получаемого на Photodiode 16 makes it possible to obtain the dependence of the voltage I (obtained at the output of the photodiode) on the illumination H of the external environment. Maximum value.
S выходе фотодиода, очень незначительно (пор дка сотен милливольт),поэтому дл работы-остальной части схемы его необходимо усилить. Дл этой цели служит усилитель 17, обладающий The photodiode output is very small (on the order of hundreds of millivolts), so for the rest of the circuit to work, it must be amplified. For this purpose, serves the amplifier 17, which has
0 необходимым коэффициентом усилени , который определ етс значением резистора 18, включенного в цепи отрицательной обратной св зи с выхода на инверсный вход усилител 17, Напр же5 ние с выхода усилител 17 поступает на инверсный вход усилител 21, Генератор 27, делитель напр жени 23 и двоичный счетчик 24 служат дл формировани ступенчатого пилообразного 0 the required gain, which is determined by the value of the resistor 18 included in the negative feedback circuit from the output to the inverted input of the amplifier 17, the voltage from the output of the amplifier 17 goes to the inverted input of the amplifier 21, generator 27, voltage divider 23 and binary counter 24 serve to form a stepped sawtooth
0 напр жени . Импульсы пр моугольной формы генератора импульсов 27 поступают на вход двоичного счетчика 24, на выходе которого формируютс параллельные двоичные числа,равные числу импульсов, просчитанных 0 voltage The pulses of a rectangular shape of the pulse generator 27 are fed to the input of a binary counter 24, the output of which produces parallel binary numbers equal to the number of pulses calculated
5 счетчиком в данный момент времени. Двоичные числа с выхода счетчика 24 поступают на вход декадного делител напр жени 23, на выходе которого формируетс ступенчатое пилообразное 5 counter at a given time. Binary numbers from the output of the counter 24 are fed to the input of the decade voltage divider 23, at the output of which a stepped sawtooth is formed
0 напр жение. Число ступенек напр жени в выходном сигнале делител напр жени 23 в данный момент времени равно числу импульсов, просчитанных счетчиком 24 к этому же моменту вре5 мени, т.е. равно двоичному числу, по вл ющему в этот же момент времени на выходе счетчика 24, Максимальное количество ступенек в выходном сигнале равно коэффициенту пересче0 та счетчика 24. Как только число просчитанных счетчиков 24 импульсов сравн етс с его коэффициентом пересчета , счетчик 24 обнул етс и напр жение на выходе делител напр жени 23 сбрасываетс в ноль. Таким образом , при отсутствии входного сигнала на инверсном входе усилител 21 на его пр мой вход периодически поступает ступенчатое пилообразное напр жение с выхода делител напр жени 23.0 voltage The number of voltage steps in the output signal of voltage divider 23 at a given time is equal to the number of pulses counted by the counter 24 by the same time, i.e. equal to the binary number appearing at the same time at the output of counter 24, the maximum number of steps in the output signal is equal to the recalculation coefficient of counter 24. As soon as the number of counted counters 24 pulses compares with its recalculation coefficient, counter 24 is zeroed and The output of voltage divider 23 is reset to zero. Thus, in the absence of an input signal at the inverted input of the amplifier 21, a stepwise sawtooth voltage is periodically supplied to its direct input from the output of the voltage divider 23.
Выходна характеристика Цд декадмого делител напр жени изображена на фиг. 4.The output characteristic of the DC decade voltage divider is shown in FIG. four.
Временна диаграмма, по сн юща работу рецептора при поступлении на него сигналов из внешней среды,представлена на фиг. 5. При поступлении световых сигналов из внешней среды на фотодиод 16 на выходе усилител 17 по вл етс посто нное напр жение Uy , соответствующее освещенности фотодиода под действием этих световых сигналов. Это напр жение поступает ..на инверсный вход усилител 21, на пр мой вход которого подаетс ступенчатое пилообразное напр жение выхода делител напр жени 23 (фиг. 5а). Как только величина сту:пенчатого пилообразного напр жени иу станет равна значению напр жени Uy , на выходе усилител 21 по вл етс перепад напр жени иу,,(фиг. 5б) Этот перепад Uy удерживаетс до тех пор, пока напр жение Uy. не пройдет через линию задержки 25 (фиг.2) и не сбросит содержимое счетчика 24 в нуль. В момент обнулени счетчика 24 величина выходного напр жени делител напр жени 23 также падает до нул (фиг. 5а), что влечет за собой, в свою , об- ратный перепад напр жени на выходе усилител 21 (фиг. 56), т.е. напр жение UNJO также становитс равным нулю.A timing diagram explaining the work of the receptor when signals from the external environment enter it is shown in FIG. 5. When light signals come from the external environment, a photodiode 16 at the output of amplifier 17 shows a constant voltage Uy corresponding to the photodiode illumination under the action of these light signals. This voltage is applied .. to the inverted input of the amplifier 21, to the direct input of which a stepped sawtooth voltage is supplied to the output of the voltage divider 23 (Fig. 5a). As soon as the stu: foam sawtooth voltage becomes equal to the voltage value Uy, a voltage drop appears at the output of the amplifier 21, (Fig. 5b). This difference Uy is held until the voltage Uy. will not pass through the delay line 25 (figure 2) and will not reset the contents of the counter 24 to zero. When the counter 24 is zeroed, the value of the output voltage of the voltage divider 23 also drops to zero (Fig. 5a), which entails, in its own, reverse voltage drop at the output of the amplifier 21 (Fig. 56), i.e. . the UNJO voltage also becomes zero.
Таким образом, на выходе усилител 21 формируетс импульс, длительность которого определ етс временем задержки линии задержки 25 (фиг. 56) Длительность переднего и заднего фронтов этого импульса определ етс величиной резистора 22, включенного в цепи положительной обратной св зи усилител 21, с выхода на пр мой вхо этого усилител . После обнулени счетчика 24 весь процесс формировани импульса на выход усилител 21 повтор етс . Таким образом, на выходе усилител 21 будут по вл тьс импульсы (фиг. 56), частота которых пропорциональна освещенности внешней среды. Чем больше освещенность, тем больше частота следовани импульсов на выходе 21 и наоборот.Thus, a pulse is formed at the output of amplifier 21, the duration of which is determined by the delay time of delay line 25 (Fig. 56) The front and rear edges of this pulse is determined by the value of resistor 22 connected in the positive feedback circuit of amplifier 21 from output to right up my amp. After zeroing the counter 24, the entire process of forming a pulse at the output of the amplifier 21 is repeated. Thus, pulses will appear at the output of amplifier 21 (Fig. 56), the frequency of which is proportional to the illumination of the external environment. The greater the illumination, the greater the pulse frequency at output 21 and vice versa.
Перепад напр жени , по вл ющийс на выходе 21 при равенстве напр жений на его входах, поступает не только на вход линии задержки 25, но и на вход коммутатора 26 .(фиг. 2) .По этому сигналу содержимое счетчика 24, сформированное к моменту по влени перепада напр жени на выходе усилител 21, пропускаетс коммутатором на выход рецептора. Лишь только после этого сигнал с выхода усилител 21, задержанный линией задержки 25, сбросит содержимое счетчика 24 в ноль. Таким образом, на выходе рецептора можно получить либо последовательность импульсов, частота следовани которых пропорциональна освещенности внешней среды, либо двоичные числа, значени которых также пропорциональны этой освещенности .The voltage drop appearing at the output 21, with equal voltages at its inputs, goes not only to the input of the delay line 25, but also to the input of the switch 26. (Fig. 2). By this signal, the contents of the counter 24 formed by the time the occurrence of a voltage drop at the output of amplifier 21 is passed by the switch to the receptor output. Only after that the signal from the output of amplifier 21, delayed by the delay line 25, will reset the contents of counter 24 to zero. Thus, at the output of the receptor, one can obtain either a sequence of pulses, the frequency of which is proportional to the illumination of the external environment, or binary numbers, the values of which are also proportional to this illumination.
00
I Это необходимо, так как в устройство дл моделировани нейрона могут использоватьс либо интеграторы с одноразр дными приращени ми, либо интеграторы с многоразр дными приргцце5 ни ми.I This is necessary because either a one-bit integrator or a multi-bit integrator can be used in the neuron simulation device.
Информаци об освещенности внешней среды с выходов рецепторов Ij ( 1, ...п) (фиг. 1} поступает на входы переменных интегрировани циф0 ровых интеграторов , в которых умножаетс на значени синаптических весов, записанные через входы , в регистры подынтегральных функций этих интеграторов. Полученные произведени с выходов интеграторов Information about the illumination of the external environment from the outputs of the receptors Ij (1, ... n) (Fig. 1} goes to the inputs of the integration variables of digital integrators, which are multiplied by the values of the synaptic weights, recorded through the inputs, into the registers of the integrands of these integrators. Obtained products from integrator outputs
S поступают на входы сумматора 4, где осуществл етс пространственное суммирование входных сигналов. Полученна сумма поступает на вход интегратора 5, в котором умножаетс на вес S is fed to the inputs of the adder 4, where the spatial summation of the input signals is performed. The resulting amount is fed to the input of integrator 5, which is multiplied by the weight
0 пространственного суммировани ,записанный через вход б в регистр подынтегральной функции этого интегратора . Произведение с выхода интегратора 5 поступает на первый вход сумма5 тора 7, на второй вход которого с выхода интегратора 13 подаетс произведение значений порога и независимой переменной, причем значение порога записываетс в регистр подынтег0 ральной функции интегратора 13 через вход 14, а приращение независимой переменной поступает на вход переменной интегрировани интегратора 13 через вход 15. В этот же момент времени значение результата временного 0 spatial summation, written through the input b in the register of the integrand of this integrator. The product from the output of integrator 5 is fed to the first input of the sum of 5 torus 7, to the second input of which from the output of integrator 13 is fed the product of the values of the threshold and the independent variable, the threshold value is written to the register of the integrator function 13 of the integrator 13, and the increment of the independent variable is fed to the input of the integrator integration variable 13 through the input 15. At the same time point, the result value is temporary
5 суммировани , полученное на предыдущем шаге (на первом шаге оно равно нулю) и хран щеес в регистре подынтегральной функции интегратора 10, умножаетс в этом интеграторе на при0 ращение независимой переменной (задаваемое со входа 15) и поступает на вход переменной .интегрировани интегратора 8, в котором дополнительно умножаетс на значение длительности The 5 summation obtained in the previous step (at the first step it is zero) and stored in the register integrator function integrand 10 is multiplied in this integrator by the increment of the independent variable (specified from input 15) and is fed to the input of the integrator integrator variable 8, in which it is additionally multiplied by the duration value
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792773256A SU883927A2 (en) | 1979-05-30 | 1979-05-30 | Device for simulating neurone |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792773256A SU883927A2 (en) | 1979-05-30 | 1979-05-30 | Device for simulating neurone |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU682910 Addition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU883927A2 true SU883927A2 (en) | 1981-11-23 |
Family
ID=20830717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792773256A SU883927A2 (en) | 1979-05-30 | 1979-05-30 | Device for simulating neurone |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU883927A2 (en) |
-
1979
- 1979-05-30 SU SU792773256A patent/SU883927A2/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2715942B1 (en) | Spike domain circuit and modeling method | |
US3676661A (en) | Voltage-time-voltage computation circuit using r-c exponential decay circuits to perform multiplication, division, root-finding and logarithmic conversion | |
SU883927A2 (en) | Device for simulating neurone | |
Kepler et al. | Chaos in a neural network circuit | |
US3590231A (en) | Digital signal generator using digital differential analyzer techniques | |
SU682910A1 (en) | Apparatus for modelling neuron | |
RU2069893C1 (en) | First derivatives simulating cell | |
SU959090A1 (en) | Device for simulating network graphes | |
SU546910A1 (en) | Signal recognition device | |
SU798854A1 (en) | Device for simulating network graphs | |
SU1179332A1 (en) | Random pulse flow generator | |
SU828199A1 (en) | Parallel digital integrator with floating point | |
SU935965A1 (en) | Apparatus for simulating control system | |
SU1244496A1 (en) | Device for measuring weight | |
SU894592A1 (en) | Digital frequency meter | |
SU454689A1 (en) | Analog-frequency converter slope multiplier | |
SU734798A1 (en) | Muscle model | |
SU1029761A1 (en) | Muscle model | |
SU991433A1 (en) | Device for simulating failures with variable time pitch | |
SU419918A1 (en) | ELECTRONIC MODEL OF INTER-PRODUCT BALANCE | |
Povorozniuk et al. | EXPERIMENTAL EVALUATION OF HIGHER ORDERS IMPULSE RSPONSES (VOLTERRA KERNELS) OF NONLINEAR SYSTEMS BY CORRELATION | |
SU686035A1 (en) | Multiplication device | |
SU888139A2 (en) | Analogue device for solving problems of sheduling theory | |
SU813439A1 (en) | Failure simulating device | |
SU1005081A1 (en) | Multiplication-division device |