(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА(54) DEVICE FOR MODELING NEURON
.1 Изобретение относитс к моделированию избирательных свойств центральной нервной системы, заключающихс в резкой перестройке внимани и готовности к совершению соответствующих действий при поступлении так называемых настораживающих сигналов. Такие свойства организма в целом настораживатьс и обостр ть внимание в ответ на соответствующие тревожные сигналы может быть объ снено существованием в нервной системе соответствующих сторожевых цент ров, в обычных услови х заторможенных и не принимающих участие в общей работе центральной нервной системы, но включающихс только при определен ных услови х. Устройство моделировани нейрона предназначено дл использовани в модел х таких сторожевых центров и может также быть использовано в системах самозащиты роботов и их ана . логов. Известно устройство дл моделировани нейрона, содержащее преобразователи частоты в напр жение, сумматор , схему сравнени , преобразователь напр жени в частоту, формирователь выходных импульсов Q. Однако это устройство не обладает переменным порогом чувствительности . . Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл моделировани нейрона, содержащее две группы входных преобразователей частоты в напр жение, выходы которых соединеhbi соответственно с пр мыми и инвертирующими входами сумматора, выход которого подключен к первому входу схемы сравнени и к входу пер вого ключа, выход которого через преобразователь напр жени в частоту соединен с входом формировател выходных импульсов, выход схемы срав 3 . 9 нени подключен к управл ющим входам первого и второго ключей 2. При срабатывании схемы сраВЯени закрываетс первый и открываетс вто рой ключ, в результате порог устройства мен етс . Однако переменность порога, достигаема в устройстве, используетс дл формировани пачек (залпов) импульсов,-параметры которых могут быть применены дл , распознавани места приложени внешних стимулов на входах сети. Использование же устройства в качестве поставленной цели создани сторожевых пунктов модели нервной системы затруднено, так как подвижность поро га определ етс дискретно двум источниками напр жени . Цель изобретени - расширение . класса моделируемых функций централь ной нервной системы за счет создани модели нейрона, моделирующего сторо жевые механизмы соответствующих цен ров. . Указанна цель достигаетс тем, что в устройство дл моделировани нейрона, содержащее две группы входных преобразователей частоты в напр жение, выходы которых соединены соот ветственно с пр мыми и инвертирующим входами сумматора, выход которого подключен к первому входу схемы срав нени и к входу первого ключа, выход которого через преобразователь напр жени в частоту соединен с входом формировател выходных импульсов, вы ход схемы сравнени подключен к упправл кзщим входам первого и второго ключей, введены инвертор, масштабирующий резистор, операционный усилитель , интегрирующий конденсатор и входной преобразователь частоты в напр жение, выход которого через масштабирующий резистор соединен с входом операционного усилител , с входом второго ключа и с одной обкла кой интегрирующего конденсатора, дру га обкладка которого подключена к выходу операционного усилител , к выходу второго ключа и через инвертор к второму входу схемы сравнени . На чертеже представлена схемд устройства. Устройство содержит две группы преобразователей 1 и 2 частот в напр жение, сумматор 3i схему k сравнени , инвертор 5 первый ключ 6, преобразователь 7 напр жени в частоту, формирователь 8 выходных 84 импульсов, входной преобразователь 9 частоты в напр жение, управл емый интегратор 10, содержащий масштабирующий резистор 11, операционный усилитель 12, интегрирующий конденсатор 13, второй ключ И. Нормальное положение ключей закрытое . Устройство работает следующим образом. На вход преобразовател частоты в напр жение посто нно поступают импульсы с частотой следовани , .определ емой услови ми эксперимента. Источниками импульсов, поступающих на вход преобразовател 9, могут быть соответствующие выходы нейронной сети или ритмообразующие устройства, в зависимости от целей моделировани И эксперимента. Напр жение из U с выхода преобразовател 9 поступает на интегратор 10. Напр жение IJ2 на выходе интегратора 1, создает опорное напр жение схемы k сравнени . Так как это напр жение посто нно растет до некоторого предела, определ емого насыщением интегратора, то создаетс модель гиперпол ризации, значительно го повышени порога нейрона и снижени его чувствительности на слабые сигналы., При поступлении на возбуждающие входы устройства относительно слабых и средней силы сигналов в момент создани гиперпол ризации не приводит к возбуждению устройства. Если на входы устройства поступ т сильные тревожные сигналы, то при , где и напр жение на выходе сумматора 3, на выходе схемы сравнени образуетс напр жение, которое, поступа на управл ющие входы первого и второго ключей, замыкают их. В результате замыкани второго ключа происходит разр дка конденсатора 13 интегратора 10 и в этот момент опорное напр жение на.втором входе сравнени принимает нулевое значение. Через открытый ключ 6 напр жение поступает на вход преобразовател 7 напр жени в частоту уже не только при подаче сильных тревожных сигналов, но и при поступлении всех сопутствующих ему слабых. На выходе формировател 8 выходных импульсов образуетс последовательность импульсов, частота следовани которой пропорциональна напр жению на выходе сумматора 35 , Если в какой-то момент сигналы на входы преобразователей 1 частоты а напр жение перестанут поступать, то ключи 6 и 1 перейдут в закрытое состо ние. На выходе интегратора 10 снова начинаетс образование напр жени Ул, которое будет определ ть порог устройства. При этом скорость роста порогового напр жени зависит от частоты поступлени импульсов на вход преобразовател 9. Постепенный рост порогового напр жени создает в устройстве фазу относительной рефракторности, т.е. фазу, в которой устройство уже не реагирует на слабые сигналы, но остаетс чувствительным на сигналы средней величины. Если такие сигналы поступ т на его входы, то снова восстанавливаетс повышенна чувствительность к слабым сигналам. Иными словами, сигналы средней силы как бы подтверждают существовани опасности и обостр ют внимание. Есл же сигналы, подтверждающие опасност не поступают некоторое врем , определ емое частотой следовани импульсов на входе преобразовател 9. т.е. это врем регулируетс , то система успокаиваетс и создаетс модель гиперпол ризации за счет высокого опорного напр жени на второ входе схемы k сравнени ..1 The invention relates to the modeling of the selective properties of the central nervous system, which consist in a drastic reorganization of attention and readiness to take appropriate actions upon the receipt of so-called warning signals. Such properties of the organism as a whole can be alarming and sharpening attention in response to the corresponding alarm signals can be explained by the existence in the nervous system of the corresponding guard centers, which are normally inhibited by people not participating in the general work of the central nervous system, but are activated only when conditions. The neuron simulation device is intended for use in models of such watch centers and can also be used in the systems of self-defense of robots and their ana. logs. A device for simulating a neuron containing frequency to voltage converters, an adder, a comparison circuit, a voltage to frequency converter, and a driver for output pulses Q is known. However, this device does not have a variable sensitivity threshold. . Closest to the present invention is a device for modeling a neuron, which contains two groups of input frequency converters to voltage, the outputs of which are connected respectively to the direct and inverting inputs of the adder, the output of which is connected to the first input of the comparison circuit and to the input of the first key, the output of which through a voltage to frequency converter connected to the input of the output pulse generator, the output of the comparison circuit is 3. 9 is connected to the control inputs of the first and second keys 2. When the trigger circuit is triggered, the first key is closed and the second key is opened, as a result, the threshold of the device changes. However, the threshold variability achieved in the device is used to generate bursts of bursts, the -parameters of which can be used to recognize the location of external stimuli at the network inputs. Using the device as the goal of creating watchdog items of the nervous system model is difficult, since the mobility of the threshold is determined discretely by two voltage sources. The purpose of the invention is expansion. a class of simulated functions of the central nervous system by creating a model of a neuron that simulates the side mechanisms of the corresponding prices. . This goal is achieved by the fact that a device for modeling a neuron containing two groups of input frequency converters to voltage, the outputs of which are connected respectively to the direct and inverting inputs of the adder, the output of which is connected to the first input of the comparison circuit and to the input of the first key, the output of which is connected to the input of the output pulse through a voltage-to-frequency converter, the output of the comparison circuit is connected to the control inputs of the first and second keys, the inverter is entered, scaling resistor, operational amplifier, integrating capacitor and input frequency converter to voltage, the output of which is connected via a scaling resistor to the input of the operational amplifier, to the input of the second switch and to one side of the integrating capacitor, the plate of which is connected to the output of the operational amplifier, the output of the second key and through the inverter to the second input of the comparison circuit. The drawing shows the schematic device. The device contains two groups of converters 1 and 2 frequencies to voltage, adder 3i, comparison circuit k, inverter 5 first switch 6, voltage to frequency converter 7, driver 8 output 84 pulses, input converter 9 frequency to voltage, controlled integrator 10 containing the scaling resistor 11, the operational amplifier 12, the integrating capacitor 13, the second key I. The normal position of the keys is closed. The device works as follows. The input of the frequency converter to the voltage continuously receives pulses with a frequency of following, determined by the experimental conditions. The sources of impulses arriving at the input of the transducer 9 can be the corresponding outputs of the neural network or rhythm-forming devices, depending on the purpose of the simulation and experiment. The voltage from U from the output of the converter 9 is fed to the integrator 10. The voltage IJ2 at the output of the integrator 1 creates a reference voltage of the comparison circuit k. Since this voltage constantly increases up to a certain limit determined by the integrator saturation, a model of hyperpolarization is created, significantly increasing the threshold of the neuron and reducing its sensitivity to weak signals. When entering the device’s exciting inputs relatively weak and average signal strengths the moment of creation of the hyperpolarization does not lead to the excitation of the device. If strong alarms are sent to the device inputs, then at, where is the voltage at the output of the adder 3, the output of the comparison circuit produces a voltage that, when applied to the control inputs of the first and second keys, closes them. As a result of the closure of the second switch, the capacitor 13 of the integrator 10 is discharged and at this moment the reference voltage at the second comparison input assumes a zero value. Through the open key 6, the voltage is fed to the input of the voltage to frequency converter 7 not only when strong alarms are given, but also when all weak ones accompanying it are received. At the output of the imaging unit 8 output pulses a sequence of pulses is formed, the frequency of which is proportional to the voltage at the output of the adder 35. If at some moment the signals to the inputs of the frequency converters 1 and the voltage stop flowing, the keys 6 and 1 will go to the closed state. At the output of the integrator 10, the formation of the voltage UL begins again, which will determine the threshold of the device. At the same time, the growth rate of the threshold voltage depends on the frequency of pulses entering the converter 9. A gradual increase in the threshold voltage creates in the device a phase of relative refractoriness, i.e. a phase in which the device no longer responds to weak signals, but remains sensitive to signals of average magnitude. If such signals arrive at its inputs, then the increased sensitivity to weak signals is restored. In other words, signals of medium strength seem to confirm the existence of danger and heighten attention. However, the signals confirming the danger are not received for some time, determined by the pulse frequency at the input of the converter 9. i.e. this time is regulated, the system is calmed down and a hyper-polarization model is created due to the high reference voltage at the second input of the comparison circuit k.
Дл дифференциации значимости входных сигналов задаютс соответст венно веса входом. Каждый вход устройства может быть соединен с выходами соответствующих систем распознавани образов, в результате чего поступление на входы сигналов одних образов может вызвать гиперпол ризацию и обострение чувствительности к сигналам других сопутствующих образов . Сеть, составленна из таких устройств, может способствовать дифференцированному воспри тию одних образцов при одновременном подавле186To differentiate, the significance of the input signals is given by the weight of the input. Each input of the device can be connected to the outputs of the corresponding pattern recognition systems, as a result of which the arrival of the signals of some images to the inputs can cause hyperpolarization and an aggravation of sensitivity to the signals of other accompanying images. A network composed of such devices may contribute to the differentiated perception of some samples while simultaneously suppressing
НИИ воспри ти других или же, напротив , усиливать воспри тие комплекса сопутствующих образов в зависимости о-т типа сетевых решений.Research institutes perceive others or, on the contrary, strengthen the perception of a complex of related images depending on the type of network solutions.