МОДУЛЬ ИНЖЕКТОРА СИГНАЛА В ОПТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫХ КОЛЬЦЕВЫХ СЕТЯХ ИЗ НЕЙРОНОВ Nvc, ДЕНДРИТНЫЙ ИНТЕРФЕЙС ПЕРВОГО УРОВНЯ В МИС

THE MODULE INJECTOR SIGNAL IN OPTICALLY COUPLED RING NETWORKS NEURONS Nv_c, THE DENDRITS INTERFACE FIRST LEVEL IN MIS

Ernesto Zholondiyevsky

graduate student, PEE HPE “Tolyatti management academy”,

Russia, Tolyatti

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается непосредственное управление оптически связанными кольцевыми сетями из нейронов Nv_c, реализация на их основе стимульно – реактивных BEAM роботов, предполагается дальнейшее использование стимульно-реактивных устройств в качестве симбиотических роботов. Вводится понятия аксонных и дендритных интерфейсов первого уровня.

ABSTRACT

This article discusses the direct control of optically coupled ring networks of neurons Nv_c, implementation on the basis of their stimulus – jet BEAM robots, is expected to further the use of stimulus-jet devices as a symbiotic robots. Introduces the concept of axonal and dendrites’ interfaces of the first level.

Ключевые слова: Nv_c нейроны; нейронные кольцевые цепи; BEAM робот; стимульно-реактивные устройства; симбиотический робот; аксонный и дендритный интерфейсы первого уровня.

Keywords: Nv_C neurons; neural ring circuits; BEAM robot; stimulno-reactive devices; symbiotic robot; axonal and dendrites interface of the first level.

Ранее в статьях «Поведенчески ориентированные схемы BEAM роботов, введение понятий Nv и Nu нейронов в зависимости от типа входных цепей», «Схемы петлевых сетей из Nv_c , Nv_L нейронов, введение понятий ведущая и ведомая двуядерная схема» и «Оптически связанные кольцевые сети из нейронов Nv_c, введение понятий аксонные и дендритные интерфйсы первого уровня» мы уже рассматривали схемы, построенные на основе нейронных цепей, характеристики нейронов в зависимости от использования типа входных цепей, виды интерфейсов от типа входных и выходных цепей нейронов, нами были введены понятия дендритные цепи – для всех видов входных цепей и аксонные цепи – для всех выходных цепей, рассмотрена ОСС (Оптически Связанная Сеть) из двух нейронов Nv_c. В данной статье мы рассмотрим очень важный элемент ОСС из двух нейронов Nv_C – модуль инжектора сигнала.

При реализации кольцевых схем на основе ОСС из двух нейронов Nv_C возникает необходимость перезапуска нейронной сети после срабатывания IR приемника и передатчика, именно для этого нужен модуль инжектора сигнала.

Модуль инжектора сигнала Рисунок 1 представляет собой ассиметричную двуядерную нейронную сеть Nv_C, предназначенную для перезапуска основную схему ОСС из двух нейронов Nv_C, после того, как инфракрасный луч IR излучателя был прерван в схеме детектора – реализующего функцию обнаружения объекта или дальномера IR – реализующего функцию определения расстояния до объекта. Однако в некоторых случаях, можно исключить использование модуля инжектора сигнала, например при реализации функции обмена информацией между двумя роботами на основе ОСС из двух нейронов Nv_C.

Рисунок 1. Модуль инжектора сигнала

Модуль инжектора сигнала Рисунок 1 имеет несколько конструктивных особенностей. В классической петлевой двуядерной сети Nv_C резисторы соединены с земляной шиной, в модуле инжектора сигнала один из резисторов используется во входной R3C3 цепи и это больше похоже на реализацию функций Nu_R, другой резистор R4 подключен к положительной шине питания.

Модуль инжектора сигнала (МИС) функционирует, как петлевая двуядерная нейронная сеть Nv_C с резисторами, подключенными к положительной шине питания. И по функционалу МИС не отличается от петлевой двуядерной нейронной сети Nv_C с резисторами, подключенными к земляной шине, за исключением того, что выходные сигналы нейронов инвертированы. Это означает, что в то время, когда нейрон Nv_C в петлевой двуядерной сети с резисторами, подключенными к земляной шине активен, то его выходной сигнал имеет низкий уровень, выходной сигнал активного нейрона Nv_C МИС (петлевой двуядерной нейронной сети Nv_C с резисторами, подключенными к положительной шине питания) имеет высокий уровень сигнала. Это именно тот режим, который нам необходим для инициирования выходной импульса в ОСС из двух нейронов Nv_C.

Еще одним достоинством МИС является возможность включать и выключать его. Это можно осуществить с помощью дендритного интерфейса первого уровня, который осуществляет коммутацию резистора R4 с земляной или положительной шиной питания. На Рисунке 2 показано, что при подключении R4 к земляной шине, МИС переходит в состояние выключено, при подключении R4 к положительной шине питания, МИС переходит в состояние включено. Когда резистор R4 нейрона Nv_C4 соединен с земляной шиной, то нейрон Nv_C4 вынужден находиться в состоянии «выключено». Это заставляет другие нейроны оставаться неактивными, и МИС выключается. Подключив резистор к R4 V_пит МИС включается.

Рисунок 2. Дендритный интерфейс первого уровня в МИС

Стоит учитывать, что модуль инжектора сигнала нам нужен в рабочем состоянии только для перезапуска ОСС из двух нейронов Nv_C, то есть тогда когда сработали IR приемник – передатчик. Когда ОСС из двух нейронов Nv_C находится в рабочем состоянии и не испытывает никаких сбоев, то не существует потребности в перезапуске ОСС из двух нейронов Nv_C. Однако когда ОСС из двух нейронов Nv_C находится в нерабочем состоянии, то на выход от ОСС из двух нейронов Nv_C к модулю инжектора сигнала подается высокий уровень сигнала. Если мы соединим этот выход от ОСС из двух нейронов Nv_C с резистором R3 первого нейрона в (Nv_C3) в МИС, то модуль инжектора сигнала будет всегда работать, когда ОСС из двух нейронов Nv_C не активна. И как только ОСС из двух нейронов Nv_C начинает работать, на выход от ОСС из двух нейронов Nv_C к модулю инжектора сигнала будет подаваться низкий уровень сигнала, и этого достаточно, для того чтобы выключить модуль инжектора сигнала.

Еще одна из возможностей исключения «зависания» ОСС из двух нейронов Nv_C это снижение чувствительности IR приемника Рисунок 3.

Рисунок 3. Схема IR приемника для ОСС из двух нейронов Nv_С

Но в действительности существует одна из потенциальных проблем с оригинальной конструкцией IR приемника в том, что его чувствительность изменяется в зависимости от фонового инфракрасного излучения. Это происходит потому, что приемник реагирует на разницу между интенсивностью фонового инфракрасного излучения и интенсивности получаемого от IR передатчика сигнала. В условиях недостаточной освещенности (низкого фонового инфракрасного излучения), разница значительно выше, и поэтому ОСС из двух нейронов Nv_C может реагировать на рассеянный свет от своего собственного сигнала.

На практике происходит следующее, ОСС из двух нейронов Nv_C настроенная на максимальное расстояние детектирования в дневных условиях или хорошо освещенном помещении будет давать ложные срабатывания в условиях недостаточной освещенности или отсутствия освещения. С другой стороны, ОСС из двух нейронов Nv_C настроенная на максимальное расстояние детектирования в условиях недостаточной освещенности или отсутствия освещения, будет срабатывать на минимальном расстоянии детектирования, когда помещение хорошо освещено.

Рисунок 4. Доработка IR приемника демпферным датчиком освещенности

На Рисунке 4 показан фрагмент схемы IR приемника и как схема может быть доработана с помощью дополнительного потенциометра R6 и фоторезистора LDR, для сбалансирования чувствительности IR приемника в различных условиях освещения и представляющим собой демпферный датчик освещенности. Когда интенсивность рассеянного света высокая, сопротивление через LDR очень низкое, и оказывает лишь незначительное влияние на рабочий режим схемы с потенциометром R4. Когда интенсивность рассеянного света падает, сопротивление LDR возрастает значительно выше сопротивления второго потенциометра R6. Сопротивление через R6 теперь будет «тянуть» пороговое напряжение вверх, что делает схему менее чувствительной в условиях низкой освещенности.

Настройка модифицированной схемы включает в себя размещение его в условиях интенсивной освещенности и регулировки чувствительности резистором R4. После чего схема помещается в условие низкой освещенности, теперь чувствительность регулируется резистором R6. После чего схема может быть протестирована в различных условиях освещенности окружающей среды.

Если в какой-то момент между интенсивной и низкой освещенностью в схеме появится цепь ложных срабатываний, исправить ситуацию с помощью корректировки потенциометров R4 или R6 в сторону положительной шины питания. При изменении, сопротивления потенциометра R4, расстояние детектирования будет уменьшаться при ярком свете. При изменении сопротивления потенциометра R6, расстояние детектирования будет уменьшаться в темноте.

Учитывая все вышесказанное надо учитывать, что все эти приемы доработок не универсальны, на практике все это подвергается длительному тестированию и модификации. Но описанные приемы дают понятийный аппарат для универсализации подходов к решению различных задач.

Список литературы:

1. Жолондиевский Э.Р. Поведенчески ориентированные схемы BEAM роботов, введение понятий Nv и Nu нейронов в зависимости от типа входных цепей. // Технические науки от теории к практике – по материалам LVI Международной научно практической конференции: научное издание / Э.Р. Жолондиевский – СибАК: сб. статей № 3 Новосибирск, 2016. – С. 130–142.
2. Кацман М.М. Электрические машины и электропривод автоматических устройств: учеб. для техникумов / М.М. Кацман. – М.: Высшая школа, 1987. – 335 с.
3. Кенио Т. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами: научное издание / Т. Кенио; Пер. с англ. А.Ю. Черкашина. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 184 с.
4. Brooks R.A. A robust layered control system for a mobile robot. – [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://beam-robot.ru (Дата обращения: 17.06.16).
5. Brooks R.A. Intelligence without Reason. – [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://beam-robot.ru (Дата обращения: 14.05.16).
6. Tilden M.W. Living Machines. – [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://beam-robot.ru (Дата обращения: 21.04.16).
7. Tilden M.W. The Design of «Living» Biomech Machines: How low can one go? – [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://beam-robot.ru (Дата обращения: 18.04.16).