Нейросетевые структуры и технологии. Часть 1. Электрические и математические модели нейронов. НС прямого распространения. Клюкин В.И - 7 стр.

порог срабатывания возвращается к равновесному значению. В это
время клетку можно активировать, но только прикладывая более силь-
ные возбуждения. В естественных процессах, как правило, выполняется
�t0 >> �tp.
      Количество взаимодействующих друг с другом нервных клеток
чрезвычайно велико. Считается, что человеческий мозг содержит поряд-
ка 1011 нейронов, соединенных между собой примерно 1015 связями (до
104 на один нейрон). Каждый нейрон имеет свои веса связей и свое по-
роговое значение, определяемые его расположением и выполняемой
функцией. Громадное число нейронов и межнейронных связей приводит
к тому, что ошибки в срабатывании отдельных нейронов (до 10 % от
общего числа) слабо влияют на конечный результат, несколько ухудшая,
может быть, его точность. Вторая важная особенность нервных систем –
высокая скорость их функционирования, несмотря на невысокое быст-
родействие (~10–3 с) отдельных клеток, что достигается благодаря па-
раллельной обработке информации лавинообразно нарастающим коли-
чеством элементарных вычислительных ячеек – нейронов. Если бы уда-
лось создать вычислительную систему с аналогичной степенью парал-
лельности независимых операций при существующих в СБИС скоростях
их выполнения (~10–9 с на такт), ее потенциальные возможности трудно
даже представить.
1.2. Аналоговая модель Ходжкина–Хаксли
      Моделирование электрохимических процессов, составляющих основу
функционирования нервных клеток, издавна привлекало внимание исследо-
вателей. В 50-е годы прошлого века А. Ходжкин и А. Хаксли на основе экс-
периментов с мембраной гигантского аксона кальмара (диаметр 0,5–1 мм,
длина – до нескольких сантиметров) установили, что ток Im, текущий через
мембрану, может быть представлен суммой нескольких компонентов – током
смещения через эквивалентную емкость СЭ мембраны, ионными токами INa, IK
проводимости каналов для Na+ и К+, а также током утечки Iу

                                     �U
                          I m � CЭ       � I Na � I K � I y ,      (1.1)
                                      �t

где U – электрический потенциал мембраны, то есть эквивалентная схема
единичного отрезка нервного волокна, может быть представлена в виде схе-
мы, изображенной на рисунке 1.3. Ионные батареи ENa и EK отражают тен-
денцию ионов натрия диффундировать внутрь мембраны, а ионов калия – на-
ружу. Переменные сопротивления отражают нелинейную зависимость про-
водимостей gNa, gK ионных каналов от потенциала мембраны U.


                                            7