Техника - молодёжи 1989-06, страница 4

Информация из «недр» материи

Из научного обзора «Важнее атомной бомбы» («ТМ» № 5 за 1989 год) читатели узнали о нейроноподобных сетях, способных в процессе обучения усваивать образы. В США на этом принципе уже созданы приборы, контролирующие качество промышленных изделий. Есть даже устройства для анализа электроэнцефалограмм и ряд других.

Однако для создания нейроноподобных сетей необходимо соединить паутиной проводов множество резисторов, конденсаторов, триггеров и прочих радиодеталей. Между тем советские ученые еще в 60-е годы предложили использовать в качестве основы перцептронов электроннолучевой прибор — политрон. Он также стал основой схем, которые без каких-либо особых программ позволяют усваивать образы, опознавать слова, проводить экспресс-анализы в металлургии, расшифровывать медико-биологическую информацию.

Без лишнего шума для заинтересованных потребителей было изготовлено несколько сотен политронов, и все они нашли применение. Но для тех, кто стоял у истоков рождения прибора, заботы, с ним связанные, не ушли в прошлое. Больше того, исследование работы политрона в различных режимах — а он, как выяснилось, ведет себя совершенно нестандартно, и порой даже загадочно — поставило немало новых вопросов. Они стали темой публикаций в журнале «Радиотехника и электроника» (№10 за 1987 год и № 7 за 1988 год), обсуждений со специалистом в области квантовой механики профессором Ю. Демковым. Совет лаборатории «Инверсор» считает необходимым расширить рамки этой дискуссии по вопросам передачи и преобразования информации с учетом физических законов квантования.

Анатолий СТАВИЦКИЙ, Валентин СТАВИЦКИЙ,

кандидаты технических наук

Итак, политрон. С виду — заурядная радиолампа, во всяком случае, внешнее сходство есть, поскольку вся конструкция помещена в обыкновенную стеклянную колбу, -из которой откачан воздух. Однако упрятанное внутри делает прибор конкурентоспособным с транзистором и другими твердотельными созданиями электроники.

Не тратя лишних слов, объясним устройство политрона по схеме. Электронная пушка 1 выстреливает пучок электронов 2, который с помощью переменного напряжения на управляющих пластинах 5 и 6 может перемещаться вдоль двух изолированных друг от друга анодов-детекторов 3 и 4. (Чтобы электроны одновременно попали на них, пучок формируется несколько размытым.) Наконец, два пакета функциональных пластин 7 и 8, как бы охватывающих электронный пучок на его пути к детекторам, составляют существенное отличие по

Л

ил

ШЮМ

«шш»

ИДЕИ, ПРОЕКТЫ, РАЗМЫШЛЕНИЯ

ДОКЛАД № 96

литрона от других вакуумных приборов. Для регистрации анодного тока служит осциллограф 9.

Напряжения на функциональных пластинах можно комбинировать многими способами. Это и есть путь к «обучению» прибора, то есть к выработке у него способности распознавать, например, слова. Схема, реализующая формирование электронных «образов» слов, не слишком сложна. Ток от микрофона, предварительно усиленный, создает электрическое поле в области управляющих пластин. А ток с анодов, пройдя через дифференциальный усилитель, попадает в интегратор. На выходе вместо осциллографа можно поставить реле с двумя лампочками. Одна будет загораться, например, при слове «девять», другая при слове «десять». Хотя звучание этих слов сходно, подбором напряжений на функциональных пластинах можно добиться устойчивого распознавания.

Чтобы разобраться, как же политрон узнает звуковые и иные образы, строились его аналоговые и цифровые модели, учитывающие нелинейный характер преобразования электрических сигналов. Для строгости опыта в качестве опозна

ваемых сигналов выбирали не просто сходные, а даже неразличимые по частотным признакам.

В сравнительном эксперименте регистрировали основной показатель распознавания — разрешающую способность И что же? С увеличением средней амплитуды напряжения на входе этот показатель увеличивался, но по-разному. В моделях — однотипно и довольно вяло, а в самом политроне — с тенденцией к быстрому росту и явным опережением разрешающей способности моделей.

Здесь уместно напомнить о давней статье А. Преснякова «Политрон за работой» («Правда», 22 марта 1973 года). Уже тогда применительно к этому прибору говорилось о стереоэлектронном эффекте. Имелось в виду, что прохождение пучка электронов в поле между управляющими и функциональными пластинами не равнозначно току в его обычном понимании. Происходит группировка электронов в пространстве, и тогда в сигнале проявляются «объемные» свойства.

Дальнейшие эксперименты подтвердили такое объяснение происходящих в политроне процессов. Но выявили и много новых важных подробностей, особенно когда увеличивали напряжения на управляющих пластинах. Тогда электронный пучок начинает касаться пластин под небольшими углами и отражается от них. Возникает режим скользящего рассеяния: в зону действия функциональных пластин попадают не только прямо летящие частицы, но и отраженные. При таком смешении у электронов не иск-лючено проявление волновых свойств, так хорошо описываемых квантовой механикой.

2

I