гибридная оптоэлектронная ячейка

Формула изобретения

ГИБРИДНАЯ ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ЯЧЕЙКА, содержащая первый и второй модули оперативной памяти, первый и второй оптоэлектронные операционные модули сетевой структуры, элементы памяти модулей оперативной памяти выполнены на триггерах, каждый из которых содержит два источника излучения, каждый источник включен в соответствующее плечо триггера, оптоэлектронные узлы первого и второго оптоэлектронных операционных модулей сетевой структуры выполнены в виде оптоэлектронных ключей, электрически соединенных с набором калиброванных резисторов и оптически связанных с источниками излучения элементов памяти, оптокодоуправляемые резисторы, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей гибридной оптоэлектронной ячейки и повышения быстродействия, в нее введен цифровой счетчик, в каждый элемент памяти введены по два фотоприемника, оптоэлектронный операционный модуль сетевой структуры выполнен в виде нейроподобного модуля, содержащего последовательно соединенные узел конвергенции входных сигналов, узел интегральной обработки входных сигналов, квантования и однонаправленной передачи квантования сигналов, узел дивергенции выходных сигналов, а узел интегральной обработки входных сигналов, квантования и однонаправленной передачи квантованного сигнала содержит в цепи передачи квантованного сигнала источник излучения бинарного оптического сигнала, фотоприемники, введенные в элементы памяти, цифровой счетчик выполнен на кольцевом счетчике на триггерах, в плечи каждого из которых включены источники излучения, к входу цифрового счетчика подключен фотоприемник, который оптически связан с источником излучения бинарных оптических сигналов узла интегральной обработки входных сигналов, квантования и однонаправленной передачи квантованных сигналов, выводы цифрового счетчика оптически связаны с соответствующими входами второго модуля оперативной памяти, управляющий вход цифрового счетчика соединен с общей магистралью, электрические входы узла конвергенции являются электрическими входами нейроподобного модуля, а выходы узла дивергенции являются выходами нейроподобного модуля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гибридным нейроподобным оптоэлектронным вычислительным структурам, осуществляющим параллельные вычисления, и предназначено для моделирования распределенных систем.

Известно гибридное оптоэлектронное устройство, содержащее моделирующую сетевую структуру из оптоэлектронных элементов с цифровыми блоками управления и аналого-цифровыми блоками контроля.

Более близким по техническому решению является гибридное оптоэлектронное вычислительное устройство, содержащее два оптоэлектронных операционных блока сеточной структуры выполненные из оптокодоуправляемых резисторов и оптоэлектронных ключей, два блока оперативной памяти, блок управления, блок контроля. Блоки оперативной памяти содержат матрицу элементов памяти, каждый из которых выполнен на триггере, в плечи которого включены источники излучения.

Такой блок оперативной памяти работает как обычный блок оперативной памяти ЦВМ, но за счет высвечивания оптических бинарных (двоичных) сигналов содержимого элементов памяти такой модуль применяется как устройство параллельного управления параметрами сетевой моделирующей структуры. Сетевая структура подбирается путем соответствующих соединений оптоэлектронными ключами оптокодоуправляемых резисторов модели-сетки. Применение оптоэлектронных ключей на фотодиодах позволяет моделировать направленную передачу моделирующих сигналов и, тем самым, имеется возможность моделирования частных случаев нейроподобных сетевых структур.

Несмотря на то, что в известном устройстве применяются параллельные процессы вычисления и управления структурной моделирующей среды, быстродействие устройства ограничено "узким горлом" - пропускной способностью каналов последовательной аналого-цифровой обработки аналоговых результатов решения, получаемых в операционном блоке сетевой структуры.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет реализации нейроподобных сетевых структур и повышение быстродействия за счет применения в нейроподобных модулях частотно-амплитудной модуляции (квантования) обрабатываемых и передаваемых сигналов в нейроподобной сетевой структуре.

Поставленная цель достигается тем, что моделирующая среда сетевой структуры выполняется как нейроподобная сеть с амплитудно-частотной модуляцией обрабатываемых в нейроподобных элементах такой сети сигналов с последующим преобразованием их в бинарные оптические сигналы, которые затем параллельно от всех модулей передаются на соответствующие распределенные цифровые счетчики, затем уже результаты суммирования на этих счетчиках с источников излучения триггеров счетчиков параллельно и поразрядно оптическими сигналами переписываются в элементы памяти второго модуля оперативной памяти.

Техническое осуществление такой процедуры становится возможным за счет изменения структуры модели-сетки и выполнения ее в виде нейроподобной сетевой модели на оптоэлектронных нейроподобных модулях с параллельным процессом выполнения аналоговых операций в самой сетевой нейроподобной структуре, параллельным процессом оптического задания структуры моделирующей среды и параллельным процессом передачи результатов моделирования из нейросетевой структуры в виде квантованных бинарных оптических сигналов в выходной буфер - второй модуль оперативной памяти.

Процесс самонастройки (адаптации) нейросетевой структуры осуществляется потоком оптических сигналов от второго модуля оперативной памяти к оптоэлектронным ключам второго оптоэлектронного операционного модуля нейросетевой структуры.

Изобретение совершенствует гибридную оптоэлектронную ячейку нейроподобной сетевой вычислительной структуры, содержащую первый и второй модули оперативной памяти, первый и второй оптоэлектронные операционные модули сетевой структуры, элементы памяти модулей оперативной памяти выполнены на триггерах, каждый из которых содержит два источника излучения, каждый источник включен в соответствующее плечо триггера, оптоэлектронные узлы первого и второго оптоэлектронного операционного модуля сетевой структуры выполнены в виде оптоэлектронных ключей, электрически соединенных с набором калиброванных резисторов и оптически связанных с источниками излучения элементов памяти, образуя при этом оптокодоуправляемые резисторы, на которых выполняется оптоэлектронная моделирующая сеточная среда, элементы задания начальной структуры моделирующей среды выполнены в виде оптически связанных источников излучения, содержащихся в элементах памяти в первом оптоэлектронном операционном модуле сетевой структуры, элементы задания самонастраивающейся структуры моделирующей среды нейроподобной сетевой структуры выполнены в виде оптически связанных источников излучения, содержащихся в элементах памяти второго модуля оперативной памяти, и соответствующих им оптоэлектронных ключей во втором оптоэлектронном оперативном модуле сетевой структуры, элементы памяти модулей оперативной памяти через дешифраторы и электронный порт ввода-вывода электрически соединены с общей магистралью цифровой части гибридной вычислительной системы.

Отличительными признаками является то, что с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения быстродействия введен цифровой счетчик, в каждый элемент памяти введены по два фотоприемника, оптоэлектронный операционный модуль сетевой структуры выполнен в виде нейроподобного модуля, содержащего последовательно соединенные узел конвергенции входных сигналов, узел интегральной обработки входных сигналов, квантования и однонаправленной передачи квантованных сигналов, узел дивергенции выходных сигналов, при этом узлы конвергенции и дивергенции нейроподобного модуля образованы соединенными по соответствующей топологии оптокодоуправляемыми резисторами первого и второго оптоэлектронных операционных модулей сетевой структуры, а узел интегральной обработки входных сигналов, квантования и однонаправленной передачи квантованного сигнала содержит в цепи передачи квантованного сигнала источник излучения бинарного оптического сигнала, фотоприемники, вводимые в элементы памяти, подключены параллельно цепям записи запоминаемых сигналов и образуют оптический порт параллельной записи оптических сигналов, цифровой счетчик выполнен на кольцевом счетчике на триггерах, в плечи каждого из которых включены источники излучения, образующие оптический порт параллельного вывода оптических кодовых сигналов содержимого каждого триггера цифрового счетчика, на вход цифрового счетчика подключен фотоприемник, который оптически связан с источником излучения бинарных оптических сигналов узла интегральной обработки входных сигналов, квантования и однонаправленной передачи квантованных сигналов, оптический порт параллельного вывода оптических кодовых (бинарных) сигналов цифрового счетчика оптически связан с соответствующими входами оптического порта параллельной записи оптических сигналов второго модуля оперативной памяти, управляющий вход цифрового счетчика соединен с общей магистралью, электрические входы узла конвергенции являются электрическими входами нейроподобного модуля, а выходы узла дивергенции являются выходами нейроподобного модуля для связи с входами нейроподобных модулей других гибридных оптоэлектронных ячеек нейроподобной сетевой вычислительной структуры.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается наличием нового узла - распределенного цифрового счетчика с оптоэлектронными элементами входа и выхода, новой структуры и новых элементов оптоэлектронной модели-сетки, имеются также новые взаимосвязи между блоками устройства. Ранее такие элементы и их взаимосвязи не применялись в моделях-сетках специализированных сеточных процессоров.

Введение новых узлов и новых взаимосвязей в предполагаемом устройстве существенно отличают заявленную вычислительную ячейку от известных структур вычислительных узлов и ячеек сетевой структуры, что позволяет делать вывод о соответствии заявленного устройства критерию "новизна".

Сравнение заявленного технического решения с известными схемами показывает, что предлагаемая структура вычислительной ячейки оптоэлектронного гибридного нейроподобного устройства существенно отличается от известных технических решений нейроподобных сетевых структур. Основные отличия заключаются в том, что предложена новая структура вычислительного устройства с параллельными процессами аналогового вычисления и обмена информацией оптическими сигналами в цифровой форме между модулями устройства. При этом сигналы в цифровой форме записываются в элементы памяти первого модуля оперативной памяти, откуда затем в параллельной форме оптическими бинарными (двоичными) либо квазианалоговыми сигналами передаются на оптические входы нейроподобных элементов сетевой модели, каждый из модульных элементов нейросетевой модели выполнен в виде нейроподобного модуля, содержащего "видимые" - внешние узлы входа-выхода - узел конвергенции входных сигналов, узел дивергенции выходных сигналов и "скрытый" - внутренний узел - узел интегральной обработки и однонаправленной передачи сигналов с амплитудно-частотной модуляцией (квантованием) проинтегрированных входных сигналов.

Еще одним существенным отличием является наличие в гибридной ячейке цифрового счетчика квантованных бинарных (двоичных) сигналов, формируемых в "скрытом" узле. С параллельных разрядных выходов счетчика результирующие сигналы суммирования передаются в виде оптических бинарных сигналов на входы соответствующих разрядных элементов второго модуля оперативной памяти, который является выходным буфером предлагаемой вычислительной ячейки. Применение параллельных оптических связей между модулями вычислительной ячейки позволяет организовать однонаправленную передачу сигналов, применять многослойную сендвич-структуру с обменом информацией между функциональными слоями оптическими сигналами. При этом за счет одновременного аналого-цифрового преобразования непосредственно в каждом нейроподобном элементе ячейки вычислительного устройства сетевой структуры повышается быстродействие устройства в целом.

Причем преобразование сигналов осуществляется по аналогии с тем, как это происходит в нейронной сети, в которой преобразование напряжение-частота является одним из выработанных эволюцией механизмов передачи информации. Эта особенность квантования передаваемых сигналов в каждом нейроне нейронной сети и использована в предлагаемом вычислительном устройстве, где операция квантования передаваемых сигналов в каждом нейроподобном модуле является одной из основных, а высвечиваемые при этом оптические бинарные сигналы подсчитываются локальным цифровым счетчиком. Так же по аналогии с реальными нейросетями решена проблема самонастройки (адаптации) нейросетевой структуры. Получаемые в выходном буфере - втором модуле оперативной памяти результаты моделирования высвечиваются и поток таких оптических сигналов используется для задания структуры второго оптоэлектронного модуля сетевой структуры. В предлагаемой гибридной ячейке так же, как и в нейронной сети применяются принципы обработки и переноса информации - непрерывными и дискретными сигналами.

Совместное применение нейроподобных принципов обработки и передачи информационных сигналов носителями разной физической природы (оптическими и электрическими сигналами), а так же сигналами дискретного и непрерывного вида, существенно отличают предлагаемое устройство от известных вычислительных устройств, имеют морфологическую аналогию и приближаются по функциональным возможностям к реальным нейронным сетям.

По описанным признакам предлагаемая ячейка нейроподобной сети соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемой гибридной оптоэлектронной ячейки нейроподобной сетевой вычислительной структуры; на фиг. 2 - фрагмент нейросетевой модели из предлагаемых ячеек; на фиг. 3-5 - схемы элементов ячейки; на фиг. 6 - временные диаграммы синхронизирующих сигналов для управления работой модулей ячейки.

Структурная схема гибридной оптоэлектронной ячейки (фиг. 1) состоит из оптически взаимосвязанных цифровых и аналоговых операционных модулей - первого модуля 1 оперативной памяти, модуля 2 нейросетевой моделирующей структуры, модуля 3 цифровой обработки (цифрового суммирования) результатов моделирования в нейросетевой структуре, второго модуля 4 оперативной памяти.

Первый модуль 1 оперативной памяти (фиг. 1) состоит из элементов памяти 5, фотоприемников 6 бинарных (двочных) оптических сигналов, источников излучения 7 двоичных и квазианалоговых сигналов.

Модуль 2 нейросетевой моделирующей структуры состоит из узла 8 конвергенции входных сигналов, узла 9 интегрирования входных сигналов с квантованием по заданному пороговому уровню и однонаправленной передачи квантованного сигнала, узла 10 дивергенции выходных сигналов, фотоприемников 11 двоичных оптических сигналов от первого модуля 1 оперативной памяти, фотоприемников 12 двоичных оптических сигналов от второго модуля 4 оперативной памяти, источников излучения 13 оптических бинарных (двоичных) сигналов узла 9 в нейроподобном модуле 2.

Модуль 3 цифровой обработки (цифрового суммирования) оптических бинарных сигналов состоит из фотоприемника 14 бинарных оптических сигналов, цифрового счетчика на триггерах 15, источников излучения 16 оптических бинарных сигналов, включенных в плечи триггеров 15.

Модуль 4 повторяет структуру и элементный состав модуля 1, элементы памяти 5, фотоприемники 6 оптических двоичных (бинарных) сигналов, источники излучения 7 оптических двоичных сигналов.

Модули 1 и 4 фактически являются портами ввода-вывода электронных цифровых (двоичных) сигналов в предлагаемой ячейке нейропроцессора. При этом модуль 1 работает как входной буфер, а модуль 2 - как буфер выхода.

Модули 1 и 4 имеют обычную структуру модулей оперативной памяти цифровых устройств и каждый из них содержит матрицу элементов памяти на триггерах 5, соединенных через дешифраторы строк и столбцов с портом ввода-вывода электронных двоичных сигналов (на фиг. 1 ввод - "запись" и вывод - "считывание" - показаны двойными стрелками).

Отличительные особенности предлагаемых модулей 1 и 4 заключается в наличии дополнительных оптоэлектронных элементов в модулях оперативной памяти (фиг. 4). На фиг. 4 приведена схема элемента памяти на триггере 5, выполненного на транзисторах 5.1-5.4 и транзисторных ключах 5.5 и 5.6, фотоприемники 6 и фотодиоды (6.1,6.2) включены в цепи "записи" фотоприемников 6, источники излучения 7 (7.1,7.2) включены в плечи триггера либо в цепи "считывания" источников излучения 7. Причем источники излучения 7 могут излучать как бинарные (двоичные) оптические сигналы, так и квазианалоговые оптические сигналы.

Модуль 2 нейроподобной сети - основной операционный узел выполнения параллельных вычислений по нейросетевому алгоритму. Этот модуль производит обработку информационных сигналов в аналоговой форме, управление и контроль осуществляется оптическими двоичными (бинарными) сигналами.

Модуль 2 является базовым элементом нейросетевой модели и имеет нейроподобную структуру, представленную на фиг. 3; где 8 - узел конвергенции входных сигналов, 9 - узел интегрирования входных сигналов с квантованием по заданному пороговому уровню и однонаправленной передачей проквантованного сигнала, 10 - узел дивергенции выходных сигналов, стрелками с треугольным окончанием показаны линии передачи оптических сигналов, обычными стрелками - линии передачи электрических сигналов.

Этот нейроподобный модуль может иметь обычное схемное решение: узел входа - узел конвергенции входных сигналов, внутренний узел - узел интегральной обработки, квантования и однонаправленной передачи сигнала и узел выхода - узел дивергенции выходных сигналов. Основное отличие - оптическое задание параметров и оптических вывод бинарных сигналов, формируемых во внутреннем узле 9 при квантовании передаваемых сигналов по заданному пороговому уровню. Простым вариантом схемного решения нейроподобного модуля 2 является схема с узлом конвергенции входных сигналов в виде сумматора, к выходу которого подключен АЦП с преобразователем напряжение-частота, в выходную цепь последнего включен источник излучения 13, посредством которого формируется оптический бинарный сигнал.

Ячейки нейроподобной сети соединены друг с другом по нейросетевому алгоритму, который определен классом решаемых задач, в общем случае это могут быть соединения "каждого со всеми" - входы узла конвергенции нейроподобного модуля одной ячейки соединены с выходами узлов дивергенции нейроподобных модулей других ячеек.

Фотоприемники 11 и 12 при управлении оптическими бинарными сигналами - оптоэлектронные ключи, которые совместно с набором калиброванных резисторов образуют пары параллельно соединяемых оптокодоуправляемых резисторов, один из которых задает начальные свойства моделируемой среды, а второй - характеристики, изменяемые в процессе моделирования.

При управлении квазианалоговыми оптическими сигналами от источников излучения 7 фотоприемники 11 и 12 - фоторезисторы, образующие оптоэлектронную моделирующую среду переменной структуры.

Модуль 3 - цифровой сумматор оптических бинарных сигналов выполнен на цифровом счетчике (фиг. 5). Это может быть кольцевой счетчик на триггерах 15.1-15. N, в плечи триггеров включены источники излучения 16.1-16.N, на входе счетчика включен фотоприемник бинарных оптических сигналов (фотодиод) 14. Двойной стрелкой показана управляющая шина соединения с общей магистралью, по которой осуществляется подача синхроимпульсов для запуска, останова и сброса счетчика.

Модули 1-4 гибридной ячейки нейроподобной сети соединены между собой оптическими линиями связи, которые на фиг. 1 показаны стрелками. При этом внешний порт ввода оптических бинарных сигналов модуля 1 является внешним портом ввода оптических бинарных сигналов ячейки нейросетевой модели, а порт вывода оптических бинарных сигналов в модуле 4 является внешним портом вывода оптических сигналов ячейки нейросетевой модели.

Наличие в ячейке таких портов параллельного ввода-вывода оптических сигналов оказывается очень удобным для формирования многослойных нейроподобных сетевых структур. Фрагмент структурной схемы такой многослойной нейросетевой модели для двух слоев и двух ячеек в каждом слое приведен на фиг. 2. На приведенном фрагменте структурной схемы показан вариант развитой электронной связи между нейроподобными модулями в одном слое, а между ячейками разных слоев показана связь за счет оптических бинарных оптических сигналов. Развитая оптическая связь между слоями может быть довольно просто организована перекрестными оптическими связями между выходами вторых модулей 4 оперативной памяти и входом первых модулей 1 оперативной памяти ячеек во втором слое. Оптическая перекрестная связь также может быть организована оптическими квазианалоговыми сигналами, направленными от выходов модулей 4 первого слоя и оптическим управляемым входам фоторезисторов нейроподобных модулей 2 в другом слое многослойной нейросетевой структуры. Перекрестные оптические связи могут быть организованы непосредственно световыми лучами и через световоды.

Работает предлагаемая гибридная оптоэлектронная ячейка нейроподобной сети следующим образом. В соответствии с условиями решаемой задачи и структурой моделируемой нейросети в модуль 1 оперативной памяти записываются соответствующие значения для задания структуры. В модуль 4 оперативной памяти записываются начальные условия и характеристики нелинейности. При этом производится распределение ресурсов оперативной памяти модулей 1 и 4 таким образом, чтобы определенная группа элементов памяти каждого модуля соответствовала бы конкретной группе оптокодоуправляемых резисторов нейроподобного модуля 2. Записанные в модули 1 и 4 оперативной памяти данные хранятся в течение одного такта решения, а затем обновляются в соответствии с полученным результатом, причем можно задавать такие режимы решения, когда полученный результат, записанный в выходной буфер-модуль 4 оперативной памяти, применяется для корректировки - самонастройки, а затем производится перерасчет значений для следующего шага решения. Кроме процедуры внутренней самонастройки, могут применяться процедуры внешней самонастройки за счет передачи результатов моделирования из других ячеек, расположенных в других слоях моделирующей многослойной структуры.

Моделирование процессов обработки передачи информации в предлагаемых ячейках нейросетевых структур включает в себя следующие процедуры:

- задание структуры, синаптических весов связи, пороговых уровней;

- собственно сами аналоговые вычисления энергетических функций;

- цифровая обработка получаемых результатов моделирования.

Эти процедуры выполняются последовательно одна за другой, но возможны такие режимы моделирования, когда задание структуры и обработка результатов моделирования проводится параллельно. В последнем случае требуется два процессора - один для работы с входным буфером-модулем 1 оперативной памяти, посредством которого задается структура нейроподобного модуля, второй процессор в это время обрабатывает результаты моделирования, записанные в выходном буфере-модуле 4 оперативной памяти.

На фиг. 6 приведена временная диаграмма синхронизирующих сигналов, подаваемых на управляющие входы модулей для их программируемого функционирования в соответствии с режимом решения задач, при этом наличие сигнала - функциональный запуск модуля, отсутствие сигнала - блокировка модуля.

По горизонтальной (временной оси) каждый временной цикл (шаг) решения условно разделен на 3 стадии:

- первая стадия - подготовительная - запись необходимой для решения информации в модули 1 и 4 оперативной памяти и стартовая подготовка операционных модулей 2 и 3;

- вторая стадия - процесс вычислений - хранимая в модулях 1 и 4 информация высвечивается потоком параллельных оптических сигналов и задает структуру и параметры соответствующих операционных элеметов модуля 2, который производит параллельные аналоговые вычисления с аналого-цифровым квантованием обрабатываемых сигналов, модуль 3 при этом обрабатывает оперативную информацию результатов вычислений в виде бинарных оптических сигналов, поступающих с источника излучения 13, включенного в узел 9 модуля 2;

- третья стадия - обработка результатов вычислений и запись полученной на данном шаге решения информации в выходной буфер-модуль 4.

Диаграмма синхронизирующих сигналов приведена для всех модулей 1-4 и наличие управляющего сигнала обозначает "резрешение" выполнения следующих процедур:

W/R - электронные последовательные процедуры записи-считывания обычными цифровыми методами информации из элементов памяти модулей 1 и 4 оперативной памяти;

P/R_o - хранение и параллельное оптическое считывание - высвечивание потоком оптических сигналов информации о содержимом элементов памяти модулей 1 и 4;

W_o - параллельная оптическая запись - запись потоком оптических сигналов от модуля 3 содержимого цифрового счетчика этого модуля в элементы памяти модуля 4 (подобная процедура может иметь место при параллельном переносе информации из модуля 4 в модуль 1);

С - параллельные аналоговые вычисления на нейросетевой структуре операционного модуля 2 с одновременным аналого-цифровым преобразованием обрабатываемых сигналов и передачей квантованных сигналов модулю 3 бинарными оптическими сигналами;

S - суммирование цифровым счетчиком модуля 3 оптических бинарных сигналов, поступающих на вход этого счетчика от узла 9 квантования обрабатываемых в модуле 2 сигналов;

О - процедура сброса или стартовая подготовка модулей к следующему шагу решения.

Моделирование процессов обработки и передачи информации в нейроподобных структурах в соответствии с задаваемыми режимами работы модулей 1-4 в соответствии с синхросигналами на диаграмме фиг. 6 производится следующим образом.

На первой стадии решения обычными цифровыми методами обработки информации в цифровых электронных схемах производится считывание, обработка и запись необходимой для решения информации из оперативной памяти управляющей ЦВМ в соотвествующие элементы памяти модулей 1 и 4 оперативной памяти. Каждый из модулей оперативной памяти может работать со своим процессором, либо это может быть транспьютер, локальная память которого является модулем оперативной памяти ячейки нейроподобной сети. На модулях 2 и 3 на этой стадии производится стартовая подготовка или сброс для последующего вычислительного шага решения.

На второй стадии решения задается определенный временной шаг, в течение которого с оптического порта вывода параллельных оптических сигналов модулей 1 и 4 хранимые в элементах памяти этих модулей электронные бинарные сигналы высвечиваются в виде картины параллельных оптических сигналов и таким образом задается структура связей и значение параметров оптоэлектронных элементов нейроподобных модулей 2. В этих модулях в зависимости от задаваемой структуры взаимосвязей и завадаемых параметров синаптических весов и пороговых уровней квантования - преобразования потенциалов передаваемых сигналов в частоту (код) устанавливается определенное распределение энергетических функций. В соответствии с этим распределением с узла 9 квантования модуля 2 посредством источника излучения 13 высвечиваются оптические бинарные сигналы, которые поступают на оптический вход цифрового счетчика модуля 3, где производится их суммирование за заданный временной шаг. Схема цифрового счетчика может иметь два выхода - выход полностью просуммированного результата (полной суммы) и выход среднего значения. В последнем случае организуется схема пересчета (делитель) на заданное значение временного шага. После окончания второй стадии решения результат остается записанным и хранится в регистре цифрового счетчика.

На третьей стадии решения производятся следующие операции. Первая операция - сброс и "обнуление" содержимого элементов памяти выходного буфера-модуля 4. Такая же процедура может быть осуществлена и для модуля 1 в том случае, если для нового шага решения требуется полностью обновленная информация, либо процесс решения организован рекурсивно так, что полученные на предыдущем шаге результаты решения перезаписываются из выходного буфера-модуля 4 во входной буфер-модуль 1. Вторая операция - параллельный поразрядный перенос хранимой в регистре цифрового счетчика модуля 3 информации потоком оптических сигналов к соответствующим элементам памяти модуля 4.

После завершения третьей стадии решения цикл решения повторяется, при этом на последующей первой стадии производится считывание результатов, полученных на предыдущем шаге, корректировка задаваемых значений в соответствии с условиями нелинейности и запись их в соответствующие элементы памяти модулей 1 и 4. Затем на второй стадии решения производятся параллельные вычисления на нейросетевой структуре модуля 2 и на третьей стадии - обработка результатов моделирования и запись в выходной буфер-модуль 4. Количество циклов определяется условиями решаемых задач, длительность каждого цикла и стадии решения определяется имеющимися аппаратными средствами и алгоритмом решаемой задачи.

Одним из эффективных методов моделирования распределенных систем на предлагаемых нейроподобных структурах является метод Монте-Карло. Алгоритм моделирования в этом случае довольно прост. Задается некоторая случайно распределенная топология связей и случайно заданные значения синаптических весов межузловых связей, цифровыми счетчиками подсчитываются усредненные значения вероятности распределения моделируемых энергетических функций для набора случайных событий.

Предлагаемая структура нейроподобного вычислителя может быть применена и при решении различного класса задач с рекуррентными процедурами, когда результаты решения на одном шаге являются исходными для другого шага решения.