Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Нейронная структура для нахождения автокорреляционной функции. Нахождение автокорреляционной функции эквивалентно в случае импульсного сигнала нахождению гистограммы всех возможных интервалов между импульсами. Поэтому нейронные структуры для этих двух случаев весьма похожи. Все отличие состоит в том, что нет обратных тормозных связей из слоя Ь2 в слой Л, (рис. 107, а), и поэтому после записи в слой запоминающих элементов импульс продолжает двигаться вдоль слоя Ьх. Можно заметить, что в этом случае возбуждение, распространяющееся вдоль слоя Lx (рис. 107), в точности совпадает с возбуждением вдоль слоя Лв. Слой Ьй оказывается лишним, и его можно исключить.
В случае нахождения автокорреляционной функции появляется дополнительный параметр (максимальное значение величины 7’шнх), для которого находится корреляционная функция. При
Я7
«о
33
20
W
б -Q
6=0,05
в = 0.1
TMfiT,
50
40
J0
г,
'90
<0
^ZTTS-'
0,25 0,75 1,25 кос 0,25 0,75 1,25 кК 0,25 0,75 1.25ИК 0,25 0,75 1,25 ка
Рис. 108. Влияние коэффициента обратной связи к^. на качество работы алгоритма, п, — число импульсов, образующих ритмический рисунок, оставшихся поело фильтрации, п,— число импульсов, образующих случайный импульсный сигнал, оставшихся после фильтрации. Шестнадцать зависимостей соответствуют шестнадцати комбинациям значений пар
0О и Т2.
большом значении 7’тах появляются максимумы распределений, соответствующие интервалам, равным 2, 3, 4 и т. д. периодам. В этом случае время установления распределения будет большим. Поэтому для коротких ритмических сигналов нужпо применять небольшие зпачения Г,„ах и большие зпачения скорости спада возбуждения на слое запоминающих нейронов. Для долго длящихся ритмических сигналов выбираются большие значения Гта:с и
¦V
Рис. 1«9. Нейронная структура, выделяющая несколько одновременно пришедших ритчи*
чсских сигналов.
небольшие значения скорости спада. Если входной сигнал представляет собой последовательность равноотстоящих импульсов или синусоидальный сигнал, то автокорреляционная функция этих сигналов совпадает с видом самого сигнала и структура осуществляет корреляционный прием. При использовании автокорреляционной функции в качестве импульсио переходной характеристики появляется возможность разделения двух и более ритмических сигналов, имеющих различный нериод.
Нейронная структура, разделяющая несколько ритмических сигналов (рис. 109). Нейронная структура представляет собой набор цепочек последовательно соединенных нейронов различной длипы. Для каждой цепочки, расположенной в точке ж, длина ее подобрана таким образом, что время пробега возбуждения но ней равно ta — xtv, где v — скорость пробега. Входные импульсы поступают па все цепочки, но возбуждаются из них только те (в слое элементов L), которые расположены в точках максимума автокорреляционной функции сигнала, получеппой на слое С запоминающих элементов. Параметры цепочек выбраны таким образом, что возбуждение,
однократно поданное па цепочку, затухает, а если последовательность входных импульсов такова, что внешнее возбуждение поступает через период f„, то амплитуда возбуждения нарастает, достигая максимального значения.
При приходе двух и более ритмических сигналов в автокорреляционной функции появятся максимумы, соответствующие периодам ритмических сигпалов, и различные ритмические сигналы начинают циркулировать в ценочках, настроенных на их периоды.
Вводя обратную связь, т. е. добавляя ко входному сигналу выходной, умноженный на коэффициент обратной связи, можно получить увеличение чувствительности, но при этом коэффициент надо выбирать так, чтобы пе происходило самовозбуждение системы.
Нахождение единичного интервала. Для описания временной организации сигнала в модели определяется единичный интервал. Эту операцию выполняет структура из ней-ронодобных элементов, изображенная на рис. 110. Первый импульс, пришедший из подсистемы выделения ритмической структуры из шума, движется вдоль слоя элементов. Связи элементов построены таким образом, что область возбужденных элементов по
мере своего движения расширяется. В момент прихода следующего импульса запоминается точка, соответствующая середине возбужденной области (точка возврата). Если в следующий раз возбужденная область достигнет этой точки, то опа будет переходить ira элемент к, расположенный вблизи начала цепочки. Когда центр возбужденной области достигнет точки возврата, то возбуждается первый элемент слоя нейронов и вдоль слоя снова начинает бежать волна возбуждения. Таким образом, два импульса, пришедших па вход нейронной структуры и разделенных интервалом Т, вызывают появление точки возврата и циркуляцию возбуждения по структуре с периодом Т (возбуждение, распространяясь вдоль слоя, достигает точки возврата и передается вновь па слой). Таким образом, положение точки возврата в основном определяется минимальным из иптервалов в ритмическом рисунке. Однако местоположение точки может несколько изменяться. Сдвиг точки возврата происходит в сторону нахождения центра возбужденной области в момент прихода импульса из системы выделения ритмической структуры. Величина сдвига зависит от количества цирку-
