Гармонічний персептрон

Гармонічний персептрон, що містить три шари, причому другий шар нейроподібних елементів є гармонічними нейроелементами, які містять групи синаптичних каналів синусоїдних функцій, суматори, лінії вхідної амплітудно-часової функції і сигналу збудження пристрою, вхід кожного з яких зв'язаний тільки з одним виходом сенсорного нейроелемента першого шару, виходи третього шару відображають класи належності вхідних сигналів, який відрізняється тим, що третій шар являє собою блок класифікації, який містить m лічильників, де m - кількість класів, m елементів І першої групи, m елементів І другої групи, m елементів НІ групи, елементи І, АБО, HI, m RS-тригерів, при цьому U 2 (19) 1 3 чання бінарних нейроподібних елементів третього шару. В основу корисної моделі поставлено задачу створення гармонічного персептрона, в якому введення нового блока та нових зв'язків дозволяє визначити максимальне значення сформованих дискримінантних функцій, що призводить до розширення функціональних можливостей пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в гармонічному персептроні, що містить три шари, причому другий шар нейроподібних елементів є гармонічними нейроелементами, які містять групи синаптичних каналів синусоїдних функцій, суматори, лінії вхідної амплітудно-часової функції і сигналу збудження пристрою, вхід кожного з яких зв'язаний тільки з одним виходом сенсорного нейроелемента першого шару, виходи третього шару відображають класи належності вхідних сигналів, третій шар представляє собою блок класифікації, який містить m лічильників, де m - кількість класів, m елементів І першої групи, m елементів І другої групи, m елементів Ш групи, елементи І, АБО, HI, m RS-тригерів, причому входи віднімання лічильників з'єднані відповідно з виходами елементів І першої групи, перший вхід елемента І з'єднаний з входом синхронізації пристрою, а його другий вхід підключений до виходу елемента АБО і до других входів елементів І другої групи, виходи яких з'єднані відповідно з R-входами RS-тригерів, вихід елемента І з'єднаний з першими входами елементів І першої групи, а виходи елементів HI групи з'єднані з першими входами елементів І другої групи відповідно, інформаційні входи лічильників з'єднані відповідно з входами блока класифікації, інверсні виходи ознаки нуля лічильників підключені відповідно до других входів елементів І першої групи, входів елементів HI групи, а також з'єднані з відповідними входами елемента АБО, вхід елемента HI з'єднаний з виходом елемента АБО, а його вихід є виходом сигналу «Кінець» пристрою, вхід установлення в початковий стан пристрою з'єднаний з входами скиду лічильників, а також з S-входами RS-тригерів, прямі виходи яких є виходами блока класифікації пристрою. На фіг. 1 наведено структурну схему гармонічного персептрона; на фіг. 2 - структурну схему нейроподібного елемента його другого шару; на фіг. 3 - функціональну схему блока класифікації. Гармонічний персептрон (фіг. 1) складається з трьох шарів: а) перший шар - сенсорні елементи 11, ..., 1m; б) другий шар - гармонічні нейроелементи, які містять групи синаптичних каналів 21, ..., 2n синусоїдних функцій та суматори 31, ..., 3m; б) третій шар - блок 4 класифікації. Входи гармонічних нейроелементів є входами групи синаптичних каналів 21, ..., 2n і з'єднані з відповідними входами 5ij пристрою, де i 1,n ; j 1 m , причому n×m - розмірність матриці ваг. , Виходи синаптичних каналів 21,..., 2n у кожному j-му гармонічному нейроелементі з'єднані з відповідними n входами суматора 3j, (n+1)-й вхід якого з'єднаний з виходом відповідного сенсорного 55910 4 елемента 1j, який є лінією вхідної амплітудночасової функції, (n+2)-й вхід з'єднаний з лінією 6 сигналу збудження, а його вихід підключений до входу 7j блока 4 класифікації. Виходи 81, ..., 8m блока 4 класифікації є виходами класифікації пристрою, входи 9 і 10 є відповідно входом установлення в початковий стан і входом синхронізації пристрою, а вихід 11 є виходом сигналу «Кінець» пристрою. Гармонічний нейроелемент (фіг. 2) містить n синаптичних каналів 21, ..., 2n, кожний з яких складається з генератора 12і синусоїдної функції, , де i 1,n , суматора 3j, де j 1 m , причому n×m розмірність матриці ваг, лінію 1j вхідної амплітудно-часової функції fj та лінію 6 сигналу збудження х пристрою. Вхід кожного синаптичного каналу 2i є входом генератора 12i синусоїдної функції і з'єднаний з відповідним входом 5ij пристрою, а вихід кожного синаптичного каналу 2i є виходом генератора 12i синусоїдної функції і з'єднаний з відповідним і-м входом суматора 3j, лінія 1j вхідної амплітудночасової функції і лінія 6 сигналу збудження з'єднані з (n+1)-м і (n+2)-м входами суматора 3j. Вихід суматора 3j є виходом 7j j-гo гармонічного нейроелемента. Блок 4 класифікації (фіг. 3) містить m лічильників 131, ..., 13m, m елементів І 141, ..., 14m першої групи, елемент І 15, m елементів І 161, ..., 16m другої групи, m елементів HI 171, ..., 17m групи, елементи, АБО 18, HI 19, m RS-тригерів 201, ..., 20m. Входи віднімання лічильників 131, ..., 13m з'єднані відповідно з виходами елементів І 141, ..., 14m першої групи, перший вхід елемента I 15 з'єднаний з входом синхронізації 10 пристрою, а його другий вхід підключений до виходу елемента АБО 18 і до других входів елементів І 161, ..., 16m другої групи, виходи яких з'єднані відповідно з Rвходами RS-тригерів 201, ..., 20m. Вихід елемента І 15 з'єднаний з першими входами елементів І 141, ..., 14m першої групи, а виходи елементів HI 171, ..., 17m групи з'єднані з першими входами елементів І 161, ..., 16m другої групи відповідно. Інформаційні входи лічильників 131, …, 13m з'єднані відповідно з входами 71,..., 7m блока 4 класифікації, інверсні виходи ознаки нуля 211, ..., 21n лічильників 131, ..., 13m підключені відповідно до других входів елементів I 141, ..., 14m першої групи, входів елементів HI 171, ..., 17m групи, а також з'єднані з відповідними входами елемента АБО 18. Вхід елемента HI 19 з'єднаний з виходом елемента АБО 18, а його вихід є виходом 11 сигналу «Кінець» пристрою. Вхід установлення в початковий стан 9 пристрою з'єднаний з входами скиду лічильників 131, ..., 13m, а також з S-входами RS-тригерів 201, ..., 20m, прямі виходи яких є виходами 81, ..., 8m блока 4 класифікації. Гармонічний персетрон (фіг. 1) працює наступним чином. , Сенсорний елемент 1j, де j 1 m відображає вхідну інформацію у вигляді вхідної амплітудночасової функції fj, яка подається на відповідний (n+1)-й вхід суматора 3j гармонічного нейроеле 5 55910 мента. Кожен синаптичний канал 2і, де i 1,n , реалізовано у вигляді генератора синусоїдної функції, вхід якого задано трьохпараметровим вектором ваги Wij зі входу 5ij пристрою: максимальною амплітудою синусоїдного сигналу Аi, частотою vi і фазою i у вигляді: WiJ=Aisin(2 it+ i). (1) Вхідна амплітудно-часова функція fj, сигнал збудження х(х {0,1}) з лінії 6 сигналу збудження і вага Wij (1) подаються на відповідні входи суматора 3j, на виході якого формується вихідний сигнал уj гармонічного нейроелемента у вигляді миттєвого значення вихідної амплітудно-часової функції: n yj x A i sin 2 it i fj i 1 , (2) де t - значення часу. Вихідні сигнали у1,..уm, які можна розглядати як дискримінантні функції, подаються на входи 71, ..,7m блока 4 класифікації, одиничний сигнал на виходах 81, ..., 8m якого відображає належність , вхідних сигналів до j-гo класу, де j 1 m . Гармонічний нейроелемент (фіг. 2) працює наступним чином. Вхідний вектор j-гo гармонічного нейроелемента задається сигналом збудження х з лінії 6 сигналу збудження, вхідною амплітудно-часовою функцією fj від сенсорного елемента lj та синаптичними вагами W1j, ..., Wnj з відповідних входів 51j, ..., 5nj пристрою. Генератори 121, ..., 12n синусоїдної функції, що входять до складу відповідних синаптичних каналів 21, ..., 2n, формують відповідні синусоїдні функції згідно із трьохпараметровим вектором ваги на відповідному вході 5ij, ..., 5nj пристрою: максимальною амплітудою синусоїдного сигналу Ai, частотою vi і фазою i тобто Wij(Ai, vi, i). Сформовані синусоїдні функції подаються на відповідні n входи суматора 3j, на (n+1)-й та (n+2)й входи якого з лінії lj подається вхідна амплітудно-часова функція fj і з лінії 6 - сигнали збудження х. З виходу суматора 3j знімається миттєве значення вихідної амплітудно-часової функції yj вигляду (2), яка є сумою вхідної та синаптичних синусоїдних функцій, помноженої на значення сигналу збудження. Блок 4 класифікації (фіг. 3) працює наступним чином. Одиничний сигнал з входу 9 установлення в початковий стан, який подається на вхід скиду лічильників 131, ..., 13m і на S-вхід RS-тригерів 201, ..., 20m, приводить до обнуления лічильників 131, ..., 13m і до встановлення в одиничний стан RSтригерів 201, ..., 20m. Зі входів 71, ..., 7m по інформаційних входах лічильників 131, ..., 13m за 6 писуються миттєві значення відповідних вихідних функцій yj, (2). В результаті на інверсних виходах 211, ..., 21m ознаки нуля відповідних лічильників 131, ..., 13m присутні одиничні сигнали. Отже, елементи І 141, ..., 14m першої групи є відкритими, а на виході елемента АБО 18 присутній одиничний сигнал. На один з входів елемента I 15 поступають тактові імпульси зі входу 10 синхронізації пристрою, а на його другий вхід подається одиничний сигнал з виходу елемента АБО 18. В результаті з виходу елемента І 15 тактові імпульси поступають на входи елементів І 141, ..., 14m першої групи, а з їх виходів - на входи віднімання лічильників 131, …, 13m. З виходу елемента АБО 18 одиничний сигнал подається на вхід елемента HI 19, а отже, на виході 11 присутній нульовий сигнал «Кінець» пристрою. Отже, вміст усіх лічильників 131, ..., 13m одночасно зменшується на одиницю з надходженням кожного тактового імпульсу на їх входи віднімання. Якщо першим обнулиться j-й лічильник 13j, де j 1 m , то на відповідний вхід елемента АБО 18 , надходить нульовий сигнал з його інверсного виходу 21j ознаки нуля. В результаті на виході елемента АБО 18 залишається одиничний сигнал, який надходить на другий вхід відповідного елемента І 16j другої групи, на перший вхід якого з виходу відповідного елемента HI 17j групи, надходить одиничний сигнал. Отже, з виходу елемента І 16j другої групи на R-вхід RS-тригера 20j подається одиничний сигнал, який встановлює його у нульовий стан. На прямому виході RS-тригера 20j формується нульовий сигнал, який відображає обнуления вмісту лічильника 13j. Аналогічним чином відбувається обнуления всіх лічильників 131, ..., 13m. При обнуленні останнього лічильника 13k, де k 1, m на виході елемента АБО 18 формується нульовий сигнал, оскільки на всі його входи надходять нульові сигнали з інверсних виходів 211, ..., 2lm ознаки нуля всіх лічильників 131, ..., 13m. Нульовий сигнал з виходу елемента АБО 18 надходить на другий вхід відповідного елемента І 16k другої групи, на перший вхід якого з виходу елемента HI 17k групи надходить одиничний сигнал. Отже, з виходу елемента І 16k другої групи на R-вхiд RSтригера 20k подається нульовий сигнал, який не змінює одиничного стану RS-тригера 20k. Отриманий на прямому виході RS-тригера 20k одиничний сигнал відображає належність вхідних сигналів до k-го класу за максимумом дискримінантних функцій вигляду (2). 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 55910 8 Підписне Тираж 26 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