Гибридная нейронномикропроцессорная система обработки

Гибридная нейронномикропроцессорная
система обработки информации.
Большие перспективы развития нейронных систем по выполнению
анализа образов и нечеткой информации требуют создания в настощее время гибридных систем на базе их и современных вычислительных систем. В данном варианте по моему мнению функции нейронных систем будут аналогичны функциям сопроцессоров, т.е. основные функции координации и управления возьмет на себя микропроцессорная или цифровая часть системы, хотя на определенном
этапе развития для нее могут быть оставлены только вспомогательные и контрольные задачи.
Предлагается в любую стандартную цифровую вычислительную
систему, в том числе и в систему с разделяемой распределенной
памятью, ввести один или несколько блоков нейронных матриц с
полным доступом со стороны цифровой части ко всем ее внутренним
параметрам. Входы и выходы матрицы при этом будут являться входами и выходами всей системы полностью. Понятие полный доступ
означает,что все внутренние параметры нейронов (веса синапсов и
т.д.), значения величин в цепях внутренних и внешних связей, а
так же входные и выходные сигналы матрицы могут быть считаны и
принудительно изменены цифровой частью,как содержимое ячеек памяти или регистров устройств ввода/вывода.
Сама архитектура системы может иметь произвольный вид, в
частности,как показано на фиг.1,2.На фиг.1 изображена структурная схема системы со стандартной архитектурой с разделяемой памятью и одной нейронной матрицей, на фиг.2 - сегмент системы с
разделяемой распределенной памятью с несколькими нейронными
матрицами, подключенными к разным системным магистралям, на
фиг.3 - к системным магистралям локальных блоков устройств ввода/вывода и памяти, на фиг.4 - внутренняя структура блока нейронной матрицы.
1 - устройства обработки информации;
2 - блоки устройств ввода/вывода и памяти;
3 - магистрали адреса/данных/управления или системные магистрали;
4 - блоки нейронных матриц;
5 - входные сигналы нейронной матрицы 4;
6 - выходные сигналы нейронной матрицы 4;
7 - объединенные магистрали сигналов 5 и 6;
8 - магистрали межматричных связей;
9 - блок интерфейса системной магистрали 3;
10 - порты ввода/вывода (обращение к ним может производиться
и как к памяти);
11 - нейронная матрица в "чистом" виде;
12 - распределительные блоки, в которых реализованы средства
коммутации входных и выходных сигналов и просто их отключение;
13 - внутренняя магистраль адреса/данных/управления блока 4,
по ней в частности обеспечивается доступ к внутренним весам
нейронов блока 11 и прочим их управляющим параметрам как к ячейкам памяти или регистрам устройств ввода/вывода;
14 - входные сигналы нейронов матрицы 11;
15 - выходные сигналы нейронов матрицы 11;
16 - входные/выходные сигналы нейронов матрицы 11 для других
блоков 4;
Так как на данный момент времени уже наблюдается широкое
разнообразие в конструкциях нейронов и их матриц, а так же, так
2
как по моему мнению в нейронных матрицах допускается широкая
свобода при определении входных и выходных сигналов нейронов,
причем их функции могут меняться в процессе обучения, то разделение их сигналов и распределительных блоков по функциям в
принципе является бесполезным.
В данных системах возможны следующие режимы работы:
1. Автоматическая тренировка или обучение матрицы 4 или
их группы.В этом случае цифровая часть системы(маг.3,блоки 1,2)
моделирует необходимую для тренировки ситуацию и выставляет соответствующие ей сигналы 14 в блоке или блоках 12.1, после чего
контролирует процесс тренировки и прочее и,возможно,корректирует его,принудительно изменяя параметры нейронов. После достижения необходимого результата внутренние параметры нейронов или
"программа" блока или блоков 11 запоминаются в базу данных, архив и т.д. для долговременного хранения.
2. Режим работы системы,как нейронной матрицы.В этом случае
цифровая часть загружает в матрицу или матрицы 4 необходимую
"программу" и возможно, контролирует и корректирует последующий
процесс.Основные функции системы выполняет нейронная матрица.
3. Режим работы системы,как стандартной цифровой.
4. Комбинированный.В этом случае возможны два варианта:
4.1. С ведущей ролью цифровой части. На нейронную матрицу
возлагаются функции сопроцессора, т.е. матрица используется для
выполнения операций нечеткого сравнения,анализа и т.д.,реализация которых на цифровых системах требует больших ресурсов.
4.2. С ведущей ролью нейронной части. В этом случае в нейронную часть загружается одна или группа "программ" и по результатам их работы цифровая часть замещает участки этой "программы", одновременно контролируя систему и корректируя выходные
сигналы,чтобы исключить переходные процессы.
В патентных бюллетенях за 1995 год уже была опубликована
информация о системе,предназначенной для работы в первом режиме
на основе стандартной архитектуры,которую можно взять в качестве прототипа.
Данная статья с рисунками была заверена мной у нотариуса
(наподобие депонента) в августе 1996 года.