Укрупнені переходи в брсп

Значення вхідних вузлів zi

Об’єднані стани схеми пам’яті Аі

z1

z2

z3

z4

z5

z6

А1

А2

А3

А4

А5

А6

А7

А8

А9

А10

А11

А12

А13

А14

А15

А16

А17

А18

1

0

0

1

0

0

А1

А2

А1

А2

А1

А2

А1

А2

А1

А2

А1

А2

А1

А2

А1

А2

А1

А2

1

0

0

0

1

0

А3

А4

А3

А4

А3

А4

А3

А4

А3

А4

А3

А4

А3

А4

А3

А4

А3

А4

1

0

0

0

0

1

А5

А6

А5

А6

А5

А6

А5

А6

А5

А6

А5

А6

А5

А6

А5

А6

А5

А6

0

1

0

1

0

0

А7

А8

А7

А8

А7

А8

А7

А8

А7

А8

А7

А8

А7

А8

А7

А8

А7

А8

0

1

0

0

1

0

А9

А10

А9

А10

А9

А10

А9

А10

А9

А10

А9

А10

А9

А10

А9

А10

А9

А10

0

1

0

0

0

1

А11

А12

А11

А12

А11

А12

А11

А12

А11

А12

А11

А12

А11

А12

А11

А12

А11

А12

0

0

1

1

0

0

А13

А14

А13

А14

А13

А14

А13

А14

А13

А14

А13

А14

А13

А14

А13

А14

А13

А14

0

0

1

0

1

0

А15

А16

А15

А16

А15

А16

А15

А16

А15

А16

А15

А16

А15

А16

А15

А16

А15

А16

0

0

1

0

0

1

А17

А18

А17

А18

А17

А18

А17

А18

А17

А18

А17

А18

А17

А18

А17

А18

А17

А18

Приклади виконання лабораторної роботи 2

Приклад 1.

Побудувати БФСП класуLз параметрами:n=4, m=2.

Розв’язання:

Беремо 4 логічних елемента (n=4) І-НІ (АБО-НІ) та ділимо їх на дві групи (m=2). Вихідні вузли кожного елемента однієї групи зв’язуємо з вхідними вузлами елементів іншої групи. Один вільний вузол кожного елемента І-НІ (АБО-НІ) з’єднуємо з вхідною шиною ВхШХ, по якій поступає установчий вхідний сигнал x(t). Другий вільний вузол кожного елемента І-НІ (АБО-НІ) з’єднуємо з вхідною шиною ВхШЕ, по якій поступає вхідний сигнал е(Δ), який зберігає підмножину π_j станів БФСП (рис.  1).

У табл. 1 подані установчі набори х_i(t) вхідних сигналів БФСП класу L, у табл. 2 розглянуті вихідні сигнали y_i станів A_i БФСП класу L, у табл. 3 подані набори е_j(Δ) вхідних сигналів БФСП, які зберігають підмножини π_j станів A_i БФСП класу L.

Таким чином, побудована БФСП класу L з параметрами: n=4, m=2, а також розглянуті установчі набори х_i(t) вхідних сигналів, вихідні сигнали y_i станів A_i та набори е_j(Δ) вхідних сигналів БФСП, які зберігають підмножини π_j станів A_i БФСП класу L.

Треба розглянути можливі переходи в БФСП та їх параметри (см. літературу дану у роботі 1)

Висновки

В ході роботи побудовано багаторівневу схему пам’яті класу Досліджена її робота та визначені її параметри.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТИ 4

Тема: Штучний нейрон

Постановка задачі

Біологічний нейрон володіє рядом властивостей, які бажано провести в штучному нейроні. Це такі властивості:

• Він повинен зберігати інформацію. Інакше кажучи, мати пам'ять.

• Мати властивість: перебудовувати структуру своєї пам'яті в процесі роботи.

• Мати дві множини вхідних сигналів:

• Що встановлюють x(t) - збуджуючих сигналів, і що перебудовують структуру підмножин пам'яті е(Δ), при яких запам'ятовуються встановлені стани - гальмують сигнали.

• Володіти деяким безліччю переходів: однозначних, укрупнених, імовірнісних і нечітких.

• Мати можливість зв'язатися з одним із 18⁴ нейронів, що складає 104976 станів схем пам'яті.

• Мати властивості самоконтролю. Інакше кажучи, при катастрофічних відмовах самостійно відключатися. При некатастрофічних відмовах звужувати кількість можливих зв'язків з іншими нейронами.

Робота біологічного нейрона повністю не досліджена. З'являються інформації, що він запам'ятовує велику кількість інформації. Наприклад, політ космонавтом на Місяць. Крім цього, в роботах Андрія Вікторовича Нікітіна висловлюється думка, що нейрон являє собою складну біологічну машину, що виконує безліч функцій, а не тільки перехід з одного стану в інший [3-4].

Не дивлячись на неповне розуміння функцій біологічного нейрона, все ж ми беремося за його створення на рівні відомих його властивостей, які розширюють роботи по нейронах фірми IBM.

Загальні принципи проектування одного розряду штучного нейрона на багаторівневих схемах пам'яті

Розглянемо загальні принципи проектування N-рівневих пристроїв пам'яті класу L_N з БФСП.

N-рівневі схеми пам'яті (N ≥ 3) з багатофункціональною системою організації будемо ототожнювати з одним розрядом нейронного регістра на чотири розряду. Ця БРСП здатна працювати як елементарний багатофункціональ-ний автомат Мараховського 2-го або 3-го роду. Як було розглянуто раніше, ці схеми пам'яті здатні працювати в детермінованому, імовірнісному і нечіткому режимах.

До складу N- рівневої БРСП класу L_N входить керована БФСП і (N-1) -уровневий багатофункціональний автомат стратегії , який складається з керованої БФСП , і (N-2)-уровневого багатофункціонального автомата стратегії , до тих пір, поки багатофункціональний автомат стратегії не стане однорівневим.

Вільні входи n_j БА_j (логічних елементів АБО-НІ) БФСП А (j = 2, 3, ..., N) і багатофункціонального автомата стратегії з'єднані з вхідними установчими шинами j (j = 2, 3, ..., N).

Для зменшення міжгрупових зв'язків у БФСП виходи БА тільки i-их групах, в яких БА > 1, з'єднуються з входами БА інших груп через логічний елемент АБО (рис. 1).

Рис. 1. БФСП з об'єднаними входами елементів в кожній групі

Кожний (N-1)-рівневий автомат стратегії забезпечується комбіна-ційною схемою виходів , що складається з N-входових елементів І. Входи елементів І автомата з'єднують з виходами БА_i i-их груп, в яких кількість БА_i = 1, або з виходами елементів АБО i-их груп, де БА_i > 1 в БФСП. Кожен вхід елемента І з'єднують з виходом однієї з БФСП (N-1)- рівневого автомата стратегии , реалізуючи функцію виходу автомата . Виходи елементів І автомата з'єднують відповідним чином з вільними входами БА_i керованої БФСП тих i-их груп, в котрих кількість БА_i > 1.

Один вхід кожного елемента І всіх (N-1) комбінаційних схем (j = 1, 2, …, N-1) автоматів стратегії з керуючим входом , який дозволяє взаємозв'язок БФСП з автоматом .

Число елементів І схеми необхідним числом що зберігаються е(Δ) вхідним сигналом БФСП по співвідношенню:

≥ – 1 (1)

де – число елементів І схеми ;

– число е(Δ) вхідних сигналів БФСП .

Саме число елементів І визначається добутком чисел груп i-их БФСП , що входять в автомат стратегії .

Напівзакрита N-рівнева структура БРСП зображена на рис. 2, а відкрита N-рівнева структура – на рис. 3.

При використанні елементів АБО для реалізації зв'язків між групами в БФСП (рис. 1) мінімальна затримка сигналу, необхідна для запам'ятовування стану, відповідно збільшується з 2τ_э до 3τ_э.

Мінімальна затримка, необхідна для формування вихідних сигналів автоматів стратегії з урахуванням комбінаційних схем виходів , теж відповідно збільшується до 3τ_э. Зі структури N-рівнева структура БРСП (рис. 2) видно, що її швидкодія знижується на затримку одного логічного елемента в порівнянні з швидкодією RS-тригера, що являє собою малу величину часу, порівнянну з розкидом величини затримки одного елемента.

Рис. 2. Напівзакрита структура БРСП

Число M_N запам'ятовуючих станів N-рівневої структури БРСП визначається добутком чисел m_j груп БА кожної j-й (j = 1, 2, …, N) БФСП .

M_N = (2)

Робота N-рівневої структури БРСП залежить від значень керуючих входів . При значенні всіх =1 N-рівнева пам'ять працює як єдиний M_N стійкий елемент в детермінованому, імовірнісному і нечіткому режимах. При всіх =0 N-рівнева структура елемента перетворюється в N-розрядний паралельний регістр, кожен j-й розряд якого здатний запам'ятовувати m_j станів.

Рис. 3. Відкрита структура БРСП

При організації структури N-рівневої пам'яті можна скоротити число міжрівневих зв'язків за рахунок використання в кожній комбінаційної схемою I_j з'єднань з комбінаційної схеми I_j-1 (рис. 3). При такій організації число входів елементів І у всіх комбінаційних схемах I_j виходів не перевищує трьох, а число елементів у кожній j-й комбінаційної схемою дорівнює числу M_j запам'ятовуються станів автомата стратегії А_Мj, що на один елемент І в кожній схемі I_j виходів більше, ніж у попередній N-рівневої схемі.

Рис. 4. Модифікована структура БРСП

У модифікованій N-рівневої пам'яті (рис. 3) максимальна затримка τ_зат вихідного сигналу автомата стратегії збільшується і визначається за формулою:

τ_зат = N τ_э (3)