Нейросетевые структуры и технологии. Часть 1. Электрические и математические модели нейронов. НС прямого распространения. Клюкин В.И - 11 стр.

антов предлагаемой структуры нейрона представлен на рисунке 1.6. При от-
сутствии возбуждения через приемники излучения ПФП 2 и ПФП 5 протека-
ют малые темновые токи, которые с приходом светового импульса резко воз-
растают. Усиление тока зависит от накопленных на ловушках дырок и увели-
чивается с каждым новым возбуждением. Усиленные токи от ПФП 2, выпол-
няющего роль возбуждающих связей, идут на полупроводниковый лазер, ко-
торый, если суммарный ток превышает порог, излучает монохроматичный
свет высокой интенсивности. Для расширения функциональных возможно-
стей модели в состав нейрона вводятся тормозящие связи, образованные
ПФП 5, которые шунтируют источник излучения.
      За образование аналога выходного нервного импульса (спайка) в
оптоэлектронном нейроне отвечают фотодиод 3 и фоторезистор с памя-
тью 4, оптически связанные с лазером 1. В момент включения лазера
фотодиод переходит в проводящее состояние, делая излучение лазера
более мощным и независимым от продолжительности возбуждения. Из-
за большей инерционности фоторезистора по сравнению с фотодиодом
только через 1 мкс ток фоторезистора возрастет до величины, способ-
ной, шунтировав лазер, погасить его. Благодаря наличию у фоторези-
стора 4 памяти (порядка нескольких микросекунд) в рассматриваемом
нейроне после прекращения излучения лазера наступает состояние реф-
рактерности, так как лазер остается зашунтированным, пока не реком-
бинируют накопленные на ловушках ФРП 4 дырки. Если в биологиче-
ском нейроне длительность нервных импульсов порядка миллисекунды,
то в нашей модели время «забывания» изменения веса связи (время жиз-
ни дырок на ловушках) в тысячи раз меньше, то есть быстродействие
рассматриваемого аналога биопрототипа будет примерно на три порядка
выше.
      Анализ временных характеристик модели проводился для входного уз-
ла нейрона на основе уравнения квазинейтральности и двух (для электронов и
дырок) уравнений непрерывности. В предположении равномерной генерации
носителей во всем объеме полупроводникового материала соответствующая
система уравнений может быть представлена в виде (1.5)
       �
       � dn
      �
       �
      � dt             �         �             �
                                                �     �          �
            � g � γ r np � n0 p0 � S n vt N t �� n 1 � f � n1 f �� ;
                                              �                 �
      �
      �� dp
       �
       � dt            �         �             �
                                                       �     �    �
            � g � γ r np � n0 p0 � S p vt N t �� pf � p1 1 � f �� ;
                                               �                  �
                                                                                    (1.5)
       �
       �
       �   �
       � d pt � nt � � S  v N
                              �
                              � pf �  p  �1 �  � f
                                                   �
                                                   � � S  v N
                                                              �
                                                              �  �n  1�� f � n
                                                                                 �
                                                                                 �
       �                 p t t�        1           �     n t t�               1 � ;
                                                                               f
       ��   dt                �                    �          �                  �


                                              11