Нейрочип

Нейрочип, що містить декілька шарів, в кожному з яких є декілька нейронів та система зв'язку 3 Вказана інерційність витікає з самого принципу їх функціонування, бо для зчитування інформації у вигляді щільності потоку потрібно спостерігати систему деякий інтервал часу, теоретично безкінечний. Таким чином, всі відомі нейрони мають однаковий недолік, який полягає у тому, що один нейрон реалізує тільки порогові ЛФ, а для реалізації довільної ЛФ потрібна, як мінімум, двохступенева структура з декількома нейронами. Найбільш близьким аналогом пропонованого нейрочіпу слід вважати класичний нейрон (див.вище), саме тому він обраний в якості прототипу. Задачею корисної моделі є зменшення кількості нейронів в нейрочипі за рахунок розширення можливостей нейрочипів таким чином, щоб будьякий нейрон в нейрочипі мав можливість реалізації будь якої ЛФ, а не тільки порогової функції. Вказана мета досягається тим, що в структуру нейрону на вході вводиться додатковий блок - формувач спеціальних дворівневих S-функцій. Система S-функцій від n вхідних аргументів xi може бути побудована рекурентно починаючи з n=0, таким чином: Soo=1 Sjn=Sj, n-1, якщо 0≤j≤2n-1-1; Sjn=xnSj-2n-1, n-1, якщо 2n-1≤j≤2n-1. (3) Наприклад, для n=2: S02=1, S12=x1, S22=x2, S32=Х2Х1. Для n=3: S03=1, S13=x1, S23=x2, S33=x2x1, S43=x3, S53=x3x1, S63=x3x2, S73=x3x2x1 Можна довести, що будь яку ЛФ можна представити у вигляді полінома 2n -1 S = å Ci Si , y = f (S) (4) i=0 де Si - вищенаведені спеціальні S-функції; Сi - вагові коефіцієнти. Таким чином, введення додаткового блоку формувача S-функцій ліквідує недоліки будь яких відомих нейронів і всі відомі нейрони можуть бути застосовані з вказаними формувачами в структурах нейрочипів. Корисна модель пояснюється кресленнями, де: - на Фіг.1 показана структура довільного шару нейрочипу; - на Фіг.2 показано приклад реалізації довільного нейрону нейрочипу, зокрема, на операційному підсилювачі. Нейрочип, що складається з нейронів, має один для всіх нейронів одного або декількох шарів формувач S-функцій І, який реалізовано, наприклад, на кон'юктивній діодній полуматриці ПЛМ (Фіг.1). До сформованих S-функцій, які є різномані 42063 4 тними кон'юнкціями від х, згідно з розрахованими конкретними ваговими коефіцієнтами w, підключені безпосередньо всі нейрони 2 даного шару нейрочипу. Нейрони 2 складаються з блоків вводу 4 вагових коефіцієнтів wi 3, суматорів 4 та блоків нелінійних функцій ініціалізації 5. Виходи нейронів 2 уi можуть бути виходами для всього нейрочипу, або входами хi для наступного шару нейрочипів, тобто подаватися на входи наступного формувача S-функцій І. Введення формувачів S-функцій є необхідними та достатніми ознаками для досягнення технічного ефекту - зменшення кількості нейронів в нейрочипі в зв'язку з тим, що достатньо тільки одного нейрону запропонованої структури для реалізації будь якої логічної функції. Нейрони 2 нейрочипу можуть бути реалізовані різними - відомими схемотехнічними засобами: - класичними нейронами; - РД-нейронами; - потоковими нейронами. На Фіг.2, як приклад, наведена схема реалізації довільного нейрону 2 на операційному підсилювачі. В даному разі функції блоків вводу вагових коефіцієнтів 3 виконують резистори 3 на входах ОП, функції суматора 4 виконує безпосередньо ОП, а роль функції активації 5 виконують стабілітрон та діод в зворотному зв'язку ОП. Нейрочип працює таким чином. На стадії проектування нейрочипу вирішується питання кількості шарів нейрочипу, кількості нейронів у кожному шарі, виглядів ЛФ, які повинні реалізувати кожний нейрон. Після цього виконується мінімізація ЛФ за класичними або спеціальними критеріями. Результатами мінімізації ЛФ є обчислення вагових коефіцієнтів Ci в (4) для кожного нейрону. Структура Sряду (4) для кожної ЛФ показує, які конкретно Sфункції і з якими ваговими коефіцієнтами Сі треба подавати на кожний окремий нейрон нейрочипу. Література: 1. Уоссерман. Нейрокомп'ютерна техніка, під ред. А.І. Галушкіна, М.:Мир, 1986. 2. Uchimurak К., Saito О., Amemia Y. A highspeed digital neuron network chip with low-power chain-reaction architecture // IEEE Journal, 1993, v.SC-27, N12, 1862-1866. 3. Бубенников А.Н., Бубенников А.А., Соловьев А.А. Основы и особенности гибких ультрачистых производств УБИС с индивидуальной обработкой пластин. Зарубежная радиоэлектроника, 1996, №6, с.43-55. 4. Маматов Ю.А. Булычев С.Ф., Карлин А.К., Тимофеев Е.А., Штерн Г.П. Цифровая реализация порогового нейрона. Отче по гранту № 94-01-01, 94, Российского фонда фундаментальных исследований. 5 Комп’ютерна верстка О. Рябко 42063 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601