Устройство для моделирования нейрона

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидете IbcTBa ¹

Кл. 42пт4, 7, 60

Заявлено 01.Х11.1967 (М 1200140/18-24) с присоединением заявки ¹"

Приоритет

Опубликовано ОЗ.Ъ 1,1970, Ьюллетень М 19

Дата опубликования описания 20.И!1.1970

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК 6 06g 7/60

УДК 681.337.001.572:

:616.8(088.8) Авторы изобретения

А. М. Шквар, А. И. Шевченко, A. Д. Рябинин, Г. И. Иванов, Ю. Л. Рябыкин и О. А. Неживов

Киевское высшее инженерно-авиационное военное учмлитцевоенно-воздушных сил

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА

Устройство относится к вычислительной технике.

Известны устройства для моделирования нейрона, содержащие соединенные между собой пространственно-временной сумматор входных сигналов, пороговый элемент, генератор импульсов, дифференцирующую ячейку и усилитель-формирователь выходных импульсов.

Предложенное устройство отличается тем, что пространственно-временной сумматор входных сигналов содержит два конденсатора, соединенные соответственно со входами «Включено» и «Выключено» и через диод и инвертор подключенные к входу генератора импульсов, а усилитель-формирователь выходных импульсов содержит зашунтированный конденсатором газоразрядный прибор с RC-цепо кой в катодной цепи, поджигающий электрод которого присоединен к выходу диффсрснцирующей ячейки.

Это позволяет повысить достоверность моделирования основных функциональнь;; свойств биологического нейрона.

Принципиальная схема устройства приведена на чертеже, где обозначено: 1 — вход типа

«Выключено», 2 — вход тормозящий, 8 вход возбуждающий, 4 — вход типа «Включено», 5 — пространственно-временной сумматор входных сигналов, б — пороговый элем iiò, 7 — генератор импульсов, 8 — дифферепцирующая ячейка, 9 — усилитель-формнроваг ль выходных импульсов, 10 — клеммы питания, 11 — выход.

На входы устройства поступают сигналы в

5 виде совокупности отрицате IbHblx пикообразных импульсов от других моделей нейронов или рецепторов. Возбуждающие сигналы по входу 8 поступают через диод 12 на интегрирующий конденсатор 18 сумматора 5, а тормоl0 зящие сигналы по входу 2 поступают на него через инвертор 14. Для имнтации эффектов

«Включено» и «Выключено» на входы 1 и 4 включены дополнительные конденсаторы 15 и

1б. Сумма входных сигналов и сигналов интсls грирующего конденсатора 18 сумматора 5 поступает на базу первого полупроводникового триода 17, ждущего мультивибратора генератора импульсов 7 и управляет измснечшем его частоты. Поскольку база триода 17 подсосдикена и к подвижному контакту потенциомстра 18 порогового элемента б, то перемещение этого подвижного контакта тоже вызывает изменение частоты ждущего мультнвибрзтора генератора импульсов 7 и, следовательно, осуществляется непрерывное изменение порога чувствительности модели нейрона в широк:гх пределах от бесконечности (режим полной нечувствительности) до минимального значения (режим максимальной чувствительности с предельной частотой, определяемой периодом реф272681

J L

Составитель Л. Маслов

Техрсд Л. В. Куклина Корректор Т. П. Лаврухина

Редактор Л. А. Утехина

Заказ 2244/1 Тираж 480 Поди HcH(!0

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открьвтий при Совете Мшшстров СССР

Москва, Ж-85, Раушскан иаб., д 4,5

Типографi я, пр. Сапунова, 2 рактерности модели аксонного холмика, j333 ной 1000 ггг).

Если сумма возбуждающих входных "игналов меньше установленного порога чувствительности, то на выходе ждуще1о мультивибратора генератора 7 импульсов не будет (модель нейрона не возоуждепа). При надпороговом возбуждении модели нейрона, когда ухма возбуждающих входных сигналов превышает порог чувствительности, ждущий мульт вибратор генератора импульсов 7 осушествляет преобразование накапливаемой на конденсаторе 18 сумматора 5 суммы возбухкдающих входных сигналов в частоту выходной импульсации генератора импульсов 7 подобно аксонному холмику биологического нейрона.

Импульсы напряхкения с коллектора второго полупроводникового триода 17 жду1цего мультивибратора генератора имгульсов 7 через дифференцирующую ячейку 8 подаются на поджигающий электрод газоразрядного прибо ра 19 с RC-цепочкой 20 — 21 в катодной цепи усилителя-формирователя 9. При каждом импульсе на выходе дифференцпрующей ячейки

8 сопротивление газоразрядного прибора падает до нуля и на выходе усилителя-формирователя 9 образуется отрицательный пикообразный импульс с амплитудой порядка 110 в.

Одновременно через газоразрядный прибор разряжается параллельный ему конденсатор и, когда напряжение на нем падает до напряжения гашения, газоразрядный прибор гаснет.

Во время паузы между импульсами происходит заряд этого конденсатора, постоянная временя которого моделирует период рсфрактсрности мембраны биологического нсйрона.

Газоразрядный прибор попутно осущесгзляет и световую индикацию степени возбуждсния

5 нейрона. Для питания устройства необход1м

Один з1ало ъ101цнь1Й источник постоянного Ti)ка папряхкением 115 в.

Световые излучения газоразрядного прибэ за с помощью полупроводниковых фотодиочов

1О могут быпгь использованы для световой связи элекгрически изолироваш1ых моделей нейронов между собой.

Предмет изобретения

15 Устройство для моделирования нейрона, с>держащее соединенныс мс.кду собой пространственно-временной сумматор входных сигналов, пороговый элемент, генератор импульсов, дифференцирующую ячейку и усилитель-фор20 мирователь выходных импульсов, от,га июи веся тем, что, с целью повышения достоверности моделирования îcíовных функциональных свойств биологического нейрона, в нем пространственно-временной сумматор вход25 ных сигналов содержит два конденсатора, соединенные соответственно со входами «Включено» и «Выключено» и через диод и инвергор подключенные ко входу генератора импульсэл, а усилитель-формирователь выходных имп;лисов содержит зашунтированный конденсатором газоразрядный прибор с RC-цепочкой в катодной цепи, поджигающий электрод которогп присоединен к выходу дифференцирующей ячейки.