Асоціативний запам`ятовуючий пристрій, що реалізує одношарову багатозв’язну зростаючу семантичну мережу

1. Асоціативний запам'ятовуючий пристрій, що реалізує одношарову багатозв'язну зростаючу семантичну мережу, що складається з блока управління та асоціативних осередків активної пам'яті, які сприймають, аналізують і за запитом видають інформацію, який відрізняється тим, що в нього введені зсувні регістри і накопичуючі суматори, інформаційні входи зсувних регістрів з'єднані з кон'юнктивним виходом асоціативних осередків активної пам'яті, виходи зсувних регістрів з'єднані з входами накопичуючих суматорів, виходи накопичуючих суматорів з'єднані з входами схеми визначення max збудження рядка матриці зростаючої семантичної мережі та порівняння з коефіцієнтом N в блоці управління. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в нього введені перший тригер і перший елемент І, U 2 (19) 1 3 53285 Введення нових вершин б-ЗСМ описується правилами, аналогічними правилам побудови ЗПМ, але з врахуванням змінного коефіцієнта зв'язності n. Правило 1. Якщо в семантичній мережі при сприйнятті об'єкту активується підмножина вершин F з безлічі вершин L, що мають безпосередній зв'язок з вершиною аі, причому потужність цієї підмножини більше або рівна n, то зв'язки вершини а, з вершинами з цієї підмножини ліквідовуються, до мережі приєднується нова вершина аі+1, входи якої з'єднуються з виходами всіх вершин підмножини, а вихід вершини аі+1 з'єднується з одним з входів вершини аi. Нова вершина відразу ж після введення в мережу знаходиться в активному стані (фіг. 1). Правило 2. Якщо в семантичній мережі при сприйнятті об'єкту активується підмножина вершин з безлічі вершин, що не мають витікаючих зв'язків з іншими збудженими вершинами і потужність цієї підмножини більше або рівна n, то до мережі приєднується нова асоціативна вершина аі+1, яка з'єднується дугами, що заходять, зі всіма вершинами цієї підмножини. Нова вершина відразу ж після введення в мережу знаходиться в активному стані (фіг. 2). Багатозв'язні зростаючі семантичні мережі зручно представляти у вигляді графів. Визначення багатозв'язної зростаючої семантичної мережі з регульованим коефіцієнтом зв'язності представлено так: Багатозв'язною (рецепторною) зростаючою семантичною мережею називається ациклічний граф, в якому мінімальне число заходячих дуг на вершину графа дорівнює змінному коефіцієнту п, де п завжди більше ніж: два (фіг. 3). Для невпорядкованої інформації формально б-ЗСМ задаються четвіркою: S = (R,A,D,N), где R ri , i 1, n , A={ai}, i 1, k , D={di}, i 1, e , R - кінцева множина рецепторів, А - кінцева множина концепторів, D - кінцева множина дуг, що зв'язують рецептори з концепторамі і концептори між собою, і N - змінний коефіцієнт зв'язності, що визначає мінімально допустиму кількість дуг, що заходять на знову утворений концептор. Змінний коефіцієнт зв'язності дозволяє варіювати числом дуг, що приходять на знову утворені концептори, і числом концепторів в мережі. Так, при N={k} мінімальне число дуг, які приходять на сформований концептом дорівнює k і, якщо к є достатньо велике, то в мережі збільшується число дуг, які приходять на концептор, і зменшується число концепторів, відповідних перетину описів об'єктів або ситуацій проблемної області. Якщо к настільки велике, що в мережі не виділяються концептори відповідні цьому перетину, то утворюється одношарова багатозв'язна зростаюча семантична мережа (об-ЗСМ). Одношаровою багатозв'явною зростаючою семантичною мережею називається багатозв'язна зростаюча семантична мережа, в якій змінний коефіцієнт зв'язності N встановлений таким чином, що в мережі не утворюються нові вершини, відпо 4 відні співпадаючим ознакам об'єктів або ситуацій проблемної області (фіг. 4). Для опису об'єктів, у яких визначено відношення порядку, впорядкованість ознак, що описують об'єкт, відображається в мережі нумерацією дуг, що заходять на концептор, відповідний даному об'єкту. У цьому випадку б-ЗСМ задаються п'ятіркою: S = (R,A,D,N,M), де R={ri}, i 1, n , А={аі}, i 1, k , D={dі}, i 1, e , М ={mj}, і = 1, h . R - кінцева множина рецепторів, А - кінцева множина концепторов, D - кінцева множина дуг, що зв'язують рецептори з концепторамі і концептори між собою, М - кінцева множина нумерації дуг, що заходять на концептор, N - змінний коефіцієнт зв'язності. У базі знань створеної на об-ЗСМ, інформація про зовнішній світ, його об'єктах, їх станах і ситуаціях, що описують взаємини між ними зберігається внаслідок її відображення в структурі мережі, а надходження нової інформації викликає формування нових асоціативних вершин і зв'язків при цьому виділяються загальні частини цих описів (співпадаючі ознаки). Відомоасоціативний запамятовуючий пристрій [А. С. СССР № 1390637 G11С 15/00 23.04.88 г. Бюл. № 15]. Пристрій містить блок лічильників, перший, другий та третій блоки елементів «І», другий і третій блоки елементов «І», перший і другий блоки регістрів, перший і другий блоки памяті, перший і другий блоки порівняння, лічидьник, суматор, регістр сдвигу, дешифратор, блок трігеров, элемент І-ІЛІ, блок управління пороговий елемент. Відома асоціативна запамятовуюча ячейка (прототип) [А. С. СССР № 1474740 G11С 15/00 23.04.89 г. Бюл. № 15]. Асоціативна запамятовуюча ячейка з управляющими входами 1-6, інформаційними входами 7 і виходом 8, містить елементи І-ІЛІ, тригери, елементи І, елементи ВИКЛЮЧАЮЩЕ ІЛІ та елемент НІ. У асоціативному запам'ятовуючому пристрої формується зростаюча пірамідальна мережа. Елементи і зв'язки між елементами мережі представлені в блоці пам'яті, що знижує швидкодію пристрою. У асоціативної запам'ятовуючому осередку (ячейці) і пристрої на її основі відсутня можливість вибірки інформації найбільш відповідної запиту, що змушує здійснювати перебір інформації з різними рівнями відповідності запиту, що в свою чергу уповільнює роботу пристрою. Задача, покладена о основу корисної моделі підвищення швидкодії розпізнавання, пошуку та виділення в базі знань інформації найбільш відповідної запиту за рахунок повного паралелізму обробки та ідентифікації інформації, в одношарової багатозв'язної зростаючої семантичної мережі, реалізованої в асоціативному запам'ятовуючому пристрою. Реалізація об-ЗСМ, представлена у вигляді матриці n×m (де n - число стовпців, m - число рядків). Матриця 2 (фіг. 6) складена з асоціативних осередків активної пам'яті 1 (фіг. 5) і забезпечує масовий паралелізм і максимальну швидкодію розпізнавання і пошуку інформації. На фіг. 5 зо 5 53285 бражена структурна схема асоціативного осередку активної пам'яті; на фіг. 6 - структурна схема одношарової багатозв'язної зростаючої семантичної мережі, складеної з асоціативних осередків активної пам'яті і суматорів збігів ознак описів об'єктів; на фіг. 7 - структурна схема блоку управління. Асоціативний осередок активній пам'яті (фіг. 5) містить перший 1, другий 5 і третій 6 тригери, перший 2, другий 3, третій 4, четвертий 7, п'ятий 8 і шостий 9 елементи І, входи 0, 1, 3, 4, 5, 7, 8 і інформаційний вихід 2 і кон'юнктивній вихід 6. Одношарова багатозв'язна зростаюча семантична мережа (фіг.6) містить асоціативні осередки активної пам'яті 1, зсувні регістри 2, накопичуючи суматори 3, входи 1, 0, 3, 4, 71 - 7m, 81 - 8m, 91 - 9m і виходи 2, 61 - 6m. Блок управління (фіг.7) містить перший 1, другий 5, третій 6 і четвертий 7 елементи І, перший 2 і другий 3 лічильники, блок перепрограмміруемой пам'яті мікрокоманд 4 і схему 8 визначення max збудження рядка матриці зростаючої семантичної мережі та порівняння з коефіцієнтом N, входи 1, 2, 3, 4, 61 - 6m, N і виходи 0, 3, 4, 71 - 7m, 81 - 8m, 91 9m. Ідентифікатори (фіг. 3) розшифровуються таким чином: Q - інформаційний вихід; D - інформаційний вхід; & - дозволяє вхід; S - вхід установки в одиницю; R - вхід установки в нуль. Асоціативний осередок активній пам'яті 1 реалізує наступні логічні функції: а) читання і запис бітів ai0j , aiðj ; , , (1) б) ai0j & aiðj . , , (2) Тут і=1, 2, 3, ... n; j=1, 2, 3, ..., n; о - режим навчання; p - режим розпізнавання. Пристрій (матриця 2 і блок управління 3 (фіг. 4)), якій реалізує одношарові зростаючу семантичну мережу, працює таким чином. За керуючім сигналом 0, поступаючему на входи 0 асоціативних осередків активної пам'яті, пристрій встановлюється в початковий стан. У режимі навчання (накопичення знань) на входи 1 асоціативних осередків активній пам'яті надходять ознаки описів об'єктів, їх станів і ситуацій та по керуючому сигналу, що надходить на вхід 6 дозволу запису 4, послідовно здійснюється запис описів об'єктів в матрицю 2. У режимі розпізнавання або відповіді на запит на входи 1 асоціативних осередків активної пам'яті надходить запит і по керуючому сигналу, що надходить на входи 3 асоціативних осередків активної пам'яті, одночасно здійснюється запис запиту в усі рядки матриці. У кожному рядку матриці виконується функція за формулою (2). По керуючому сигналу, що надходить на входи 8 дозволу зчитування біта інформації асоціативних осередків активної пам'яті, одночасно здійснюється зчитування інформації з виходу 6 кожного асоціативного осередку активної пам'яті і запис інформації в зсувні регістри 2. За серії керуючих сигналів, що надходять на входи 9 зсувних регістрів, здійснюється передача інформації в накопичуючі лічильники 3, де відбувається підрахунок встановлених бітів рядків матриці. З виходів накопичуючіх лічильників З інформація надходить у блок управління 3 на входи 6 схеми 8 знаходження максимального значення встановлених бітів і порівняння з константою N. Сигнал 6і з виходу схеми 8 знаходження максимального значення встановлених бітів і порівняння з константою N дозволяє проходження керуючого сигналу 5 з виходу блоку перепрограмміруємої пам'яті мікрокоманд 4 на входи 7 дозволу зчитування інформації асоціативних осередків активної пам'яті тієї рядка матриці, в якій максимальний збіг ознак із запитом. З дозволу сигналу 7 з виходів 2 асоціативних осередків активної пам'яті інформація надходить на вихід пристрою. Керуючі сигнали 0, 3, 4, 6 - 6m, 7 - 7m, 8 - 8m, 9 - 9m виробляються в блоці управління 3 (фіг. 7). На вхід 3 лічильника 3 подається сигнал, що дозволяє запис початкового адреси мікрокоманд мінус одиниця по входу 4. На вхід 1 подається сигнал, що дозволяє проходження тактового сигналу по входу 2 на рахунковий вхід лічильника З та через лічильник 2 на вхід читання блоку 4, з виходу лічильника 3 на вхід адреси блоку 4 подається адреса мікрокоманд, яка зчитується на вхід блоку 4 при наявності сигналу на вході читання. Цикли в мікропрограмі організовані багаторазовим повторенням одних і тих же мікрокоманд, число яких дорівнює параметру циклу. 7 53285 8 9 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 53285 Підписне 10 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