Нейронний елемент на негатроні

Реферат: Нейронний елемент на негатроні містить світлодіод, джерело живлення з'єднане з катодом першого фотодіода, анод якого з'єднаний з катодом другого фотодіода, з першим виводом конденсатора, причому введено одноперехідний транзистор, другу базу якого з'єднано із джерелом живлення, першу базу одноперехідного транзистора з'єднано з анодом вихідного світлодіода, емітер одноперехідного транзистора з'єднано з першим виводом конденсатора, а також з анодом першого фотодіода, та з катодом другого фотодіода. UA 70904 U (54) НЕЙРОННИЙ ЕЛЕМЕНТ НА НЕГАТРОНІ UA 70904 U UA 70904 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до біоніки та обчислювальної техніки і може бути використана як елемент в нейроподібних мережах для моделювання біологічних процесів у пристроях оброблення, аналізу і розпізнавання образів, а також як елемент паралельних обчислювальних структур для вирішення задач цифрового оброблення сигналів, систем алгебраїчних рівнянь, крайових задач теорії поля. Відомий пристрій для моделювання нейрона (патент України № 52771, м. кл. G06G 7/60, 2006р., бюл. №17), який містить керовані резисторні елементи, блоки моделювання синапсів, які складаються з послідовно з'єднаних узгоджуючих підсилювачів, входи яких є входами блоків моделювання синапсів, накопичуючих елементів, елементів затримки, блоки моделювання дендритів, які складаються з суматорів, елементів затримки та інвертора, утворюючих прямий та зворотний ланцюги так, що елементи затримки і суматори по першому неінвертованому входу включені до них послідовно і чергуються між собою, причому зворотний ланцюг починається з суматора, а вихід його останнього елемента затримки з'єднаний через інвертор з входом першого елемента затримки прямого ланцюга, другі неінвертовані входи суматорів прямого ланцюга з'єднані з інвертованими входами суміжних з ними суматорів зворотного ланцюга і є входами блока моделювання дендриту, які з'єднані з виходами відповідної до нього групи блоків моделювання синапсів, вихід кожного елемента затримки прямого ланцюга з'єднаний з другим неінвертованим входом відповідного суматора зворотного ланцюга і є виходом блока моделювання дендриту і дендритним виходом пристрою, а вихід кожного елемента затримки зворотного ланцюга з'єднаний з третім неінвертованим входом відповідного суматора прямого ланцюга, прямий ланцюг закінчується елементом затримки, вихід якого є проксимальним виходом блока моделювання дендриту, формувач вихідних імпульсів, вихід якого є виходом пристрою, пристрій також містить блок синхронізації, входи якого з'єднані з виходом пристрою і його входами, а виходи за кількістю синапсів підключені до керуючих входів резисторних елементів, причому кожний блок моделювання дендриту містить додаткові елементи затримки за кількістю наявних у них елементів затримки без одного та двовхідні суматори, кожний додатковий елемент затримки підключений у розрив між наявним у прямому і зворотному ланцюгу послідовно підключеним з ним суматором, виходи двовхідних суматорів є дендритними виходами, перший вхід кожного суматора під'єднаний між виходом елемента затримки і входом додаткового елемента затримки прямого ланцюга, а другий вхід - між відповідними їм елементами затримки зворотного ланцюга, кількість двовхідних суматорів дорівнює кількості ділянок дендриту між синаптичними контактами Недоліком даного пристрою є складність його структури. Відомий пристрій для моделювання нейрона (а.с. СРСР № 482766, м. кл. G06G 7/60, 1975р., бюл. 32), який містить транзистор, який є активним елементом пристрою і працює в лавинному режимі, п'ять резисторів, три конденсатори та два діоди, причому перший, другий та третій резистори та перший конденсатор забезпечують заданий режим роботи пристрою, гальмівний та збуджуючий входи містять діодно-ємнісні інтегруючі ланцюги і струмообмежуючі четвертий та п'ятий резистори. Недоліком даного пристрою є електрична природа вхідних та вихідних сигналів (що ускладнює технологію утворення на таких елементах нейронних мереж з великою кількістю міжз'єднань), апаратурна складність та необхідність відносно великих для інтегральних схем напруг (для живлення лавинного транзистора). Найбільш близьким до запропонованого пристрою є пристрій для моделювання нейрона (патент України № 55921, м. кл. G06G 7/00, 2009р., бюл. №24), який містить джерело живлення, яке з'єднано з катодом першого фотодіода та з виводами першого та другого резисторів, анод першого фотодіода з'єднано з катодом другого фотодіода, з першим виводом першого конденсатора, другим виводом другого резистора та керуючим електродом тиристора, другий вивід першого резистора з'єднано з першим виводом другого конденсатора та анодом тиристора, катод тиристора з'єднано з електричним виходом пристрою та першими виводами третього резистора та третього конденсатора, другий вивід третього резистора з'єднано з анодом світлодіода, катод якого разом з другими виводами першого, другого та третього конденсаторів з'єднано із загальною шиною. Недоліком даного пристрою є складність схемотехнічної реалізації та низька робоча частота. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки такого нейронного елемента на негатроні, в якому за рахунок введення нових елементів та зв'язків між ними досягається спрощення схемотехнічної реалізації та збільшення діапазону робочих частот. Поставлена задача вирішується тим, що в нейронний елемент на негатроні, який містить світлодіод, джерело живлення, яке з'єднано з катодом першого фотодіода, анод якого з'єднано 1 UA 70904 U 5 10 15 20 25 30 з катодом другого фотодіода, з першим виводом конденсатора, введено негатрон одноперехідний транзистор, друга база якого з'єднана із джерелом живлення, перша база одноперехідного транзистора з'єднана з анодом вихідного світлодіода, емітер одноперехідного транзистора з'єднаний з першим виводом конденсатора, а також з анодом першого фотодіода, та з катодом другого фотодіода. На кресленні наведено схему нейронного елемента на негатроні. Пристрій містить одноперехідний транзистор 1, перша база якого з'єднана із анодом світлодіода 2, катод якого з'єднаний з негативним полюсом джерела живлення 7, друга база одноперехідного транзистора 1 з'єднана з джерелом живлення 6, емітер одноперехідного транзистора з'єднаний з негативним полюсом джерела живлення 7 через конденсатор 3, а також з анодом фотодіода 4, та з катодом фотодіода 5, анод якого підключений до негативного полюса джерела живлення 7, катод фотодіода 4 підключений до джерела живлення. Пристрій працює таким чином. Перший фотодіод 4 приймає збуджувальні вхідні оптичні сигнали, які перетворюються фотодіодом 4 в струм, що заряджає конденсатор 3, а гальмівні вхідні оптичні сигнали перетворюються фотодіодом 5 в струм, що розряджає конденсатор 3. Коли напруга на керуючому емітері одноперехідного транзистора 1 під дією вхідних імпульсів досягне порогового значення (при даній напрузі між позитивним полюсом джерела живлення 6 і негативним полюсом джерела живлення 7), одноперехідний транзистор 1 відкриється, і конденсатор 3 розрядиться через одноперехідний транзистор 1 та світлодіод 2, формуючи імпульс струму, що перетвориться світлодіодом 2 в імпульс оптичного випромінення. Після розряду конденсатора 3 одноперехідний транзистор 1 закривається і нейронний елемент повертається в режим очікування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Нейронний елемент на негатроні, який містить світлодіод, джерело живлення з'єднане з катодом першого фотодіода, анод якого з'єднаний з катодом другого фотодіода, з першим виводом конденсатора, який відрізняється тим, що введено одноперехідний транзистор, другу базу якого з'єднано із джерелом живлення, першу базу одноперехідного транзистора з'єднано з анодом вихідного світлодіода, емітер одноперехідного транзистора з'єднано з першим виводом конденсатора, а також з анодом першого фотодіода, та з катодом другого фотодіода. 2 UA 70904 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3