Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
В принципе эти преобразования могут быть осуществлены раз ными способами *); в модели оба этапа преобразований происходят на уровне Ьъ в нейронной структуре, элементы которой наделень свойствами сумматоров.
П я тый у р о в е н ь L6 (рис. 60) состоит'из трех промежуточных уровней («подуровней») L\, L)}, L*11. Все они представляю1] плоские слои нейронов с томи же осями, что на 1Ч; от оси з берут начало столбцы нейронов, ориентированных вдоль г/, ~-уъ Atv в порядке возрастания номеров z/4 — y-a - i.
J) К сожалению о реальных нейропных структурах нижнего двухолмия пока нет достаточно подробных данпых. Излагаемые дальше представления о возможных операциях и соответствующей организации нейронов являются предположениями, пе противоречащими сведениям о процессах в нейронах Понятно, что пе исключепы иные способы решепия указанных задач.
Сужение! рабочей области распределения. Связи элементов Li с Lb являются конвергирующими. На слое b\ в столбце х = х* каждый нейрон 21 суммирует сигналы от п соседних первичных детекторов из' расположенного ниже столбца х — х* уровня L4. Нейрон-сумматор обладает трогом h и работает в дискретном режиме, т. е. отвечает одним имнульсом, если сумма всех входных импульсов достигла порога.
©
© © ®^1н1н1>"5(г)^нЬ © ©
i I +п
а) ф
© © <^(г> (г) <Э <г) <а> © © ©
i-n/2 L . i+n/2 6)
©©
S)
Ф
Ф
в <в ® ® ® ® © ®
Un-m i
г)
Гис. 62. Организация связей между первичными детекторам и сумматорами.
Оказывается (подробный анализ в § 5), что распределение вероятностей ответов сумматоров в зоне неопределенности изменяется резче, чем для первичных детекторов. Иными словами, рабочая область на этом слое становится более узкой.
Выделение рабочей области. Эту задачу выполняют слои и Z,*11. Слой L*1 организован совершенно так же, как Ь\'. он тоже состоит из пороговых сумматоров, получающих информацию от L4. Отличие в том, что благодаря смещению связей (рис. G2) распределение вероятностей ответов сумматоров 211 па L1* оказывается смещенным по оси у)} относительно распределения вероятностей ответов 21 на Lg (рис. 61, е). Но наклон (крутизна) кривой в зоне неопределенности не изменяется.
Смещение распределения па I™ относительно b\ указывает способ выделения рабочей области: достаточно вычесть ответы сумматоров 21 и 2П в каждой точке i оси уъ. Именно эту операцию выполняют «вторичные» детекторы-нейроны самого верхнего слоя Lg11. На слое L*11 направление на источник определяется положением по оси уй группы вторичных детекторов с наибольшей вероятностью ответов (рис. 61, ж).
§ 5. Механизм статистической обработки сигналов первичных детекторов
В этом параграфе решаются следующие задачи. Во-первьс доказывается основное положение модели (§ 3) о том, что распред< лелие ответов сумматоров в зоне неопределенности идет круч< чем для первичных детекторов. Во-вторых, изучается зависимое! крутизны и сдвига этого распределения от параметров нейронио структуры (плотности распределения р элемептов, размеров зон суммации 2’х, изменения порога h суммации) и выясняется цеж сообразность многослойной структуры для повышения точност системы.
1. Увеличение крутизны «перепада» и возможность сдвига ра< пределения вероятностей ответов сумматоров. Итак, над кажды первичным детектором расположены сумматоры слоя L* (их колт чества в итоге одинаковы). Каждый сумматор получает сигналы от первичных детекторов, образующих его зону суммации. Связи cyj матора с этой зопой могут быть организованы по-разному; пример возможной организации см. на рис. 62. Коэффициенты связи перви1 пых детекторов с сумматорами полагаем одинаковыми и равным единице.
Сумматоры обладают порогом h. В зависимости ог того, до тигает или нет сумма входных сигналов порога, выходной сигна равен единице,— т. е. образуется выходной импульс,— или нули
Вероятность ответа сумматора. Обозпачи вероятности ответа первичного детектора (на 4) и сумматора (е Ь5) в точке (нейроне) с координатой (номером) i, соответствен!:
Р (0 и р! (i).
Пусть h — п. Тогда вероятность ответа сумматора равна прои ведению вероятностей ответов всех первичпых детекторов в зог его суммации
3—п
Pz(i) = П P(i+ /)• Ф-
j=o
Повышение крутизны «перепада» р а с н р деления. Представим, что измеряется величина Atp. Coo ветствующее ей распределение вероятностей ответов первичпь детекторов имеет перегиб в точке, где расположен детектор с ном ром i* (рис. 61, в).
Пусть связи первичных детекторов с каждым сумматором орг низованы, как на рис. 62, а, т. е. зона суммации смещена в од! сторону (вправо).
