Автомат, моделирующий формирование условного рефлекса

August 28, 2012 by admin Комментировать »

Известно, что формирование условного рефлекса заключается в выработке у животного определенной реакции на безразличный для него раздражитель. Например, если непосредственно перед подачей пищи (безусловный раздражитель) включить звуковой сигнал (условный раздражитель) и повторить это сочетание раздражителей несколько раз, то через некоторое время обучаемый объект начинает реагировать на звук так же, как на подачу пищи (условный рефлекс) Рефлекс постепенно угасает, если его периодически не подкреплять совместным воздействием двух раздражителей.

Автомат можно выполнить в виде макета любого животного (например, кролика), который’

–        реагирует на безусловный раздражитель «пища» свечением глаз (зажигаются светодиоды, когда к морде кролика подносят магнит-морковку);

–        не реагирует на условный раздражитель «свет»;

–         через конечное число следующих друг за другом «световых» и «пищевых» раздражителей (с интервалом не более 3 с между ними) начинает реагировать на свет так же, как и на пищу (светятся глазасветодиоды);

–        через некоторое время (около 1 мин) забывает выработанный рефлекс;

–        при повторных формированиях условного рефлекса, вырабатывает его за меньшее число одновременных действий раздражителей;

–        на последнем этапе вырабатывает стойкий рефлекс на условный раздражитель.

Структурная и функциональные схемы, а также временные диаграммы на элементах схемы такого автомата, моделирующего формирование условного рефлекса у животных, изображены на рис. 80а-в [53].

Устройство содержит оперативную память и первый элемент И, на выходе которого формируется одиночный импульс при подаче пищи (поднесении магнита морковки к морде кролика) в течение 3 с после подачи раздражителя «свет». Кроме того, устройство содержит так называемую «рабочую память», на выходе которой формируется импульс длительностью 1 мин в случае заданного числа совпадений во времени двух раздражителей. В течение этого времени все импульсы, формируемые на выходе блока «оперативной памяти» при подаче раздражителя «Свет», поступают на второй элемент И. В результате светодиоды (глаза кролика) светятся как при подаче импульса «пища», так и при подаче импульса «свет», пока на выходе блока «рабочей памяти» сохраняется высокий уровень.

Автомат работает следующим образом. Первоначально нажатием на кнопку «Сброс» обнуляются счетчики СТ1 и СТ2. При поднесении магнита к герконовому датчику его контакты замыкаются, и за счет подачи низкого уровня на второй вход элемента ИЛИ на выходе элемента формируется высокий уровень В результате загораются «глаза кролика» (светодиоды), индицирующие реакцию на безусловный раздражитель. Так как счетчики находятся в нулевом срстоянии, то за счет подачи нулевого кода на адресные входы мультиплексора на выходы MX передается информация со входов DO В результате на его первом выходе формируется низкий, а на втором выходе высокий уровень Если сначала подать световой сигнал, то на выходе формирователя F1 будет сформирован импульс положительной полярности длительностью около 3 с Если в течение 3 с будет подана «пища», то за счет «дребезга» на С-входе при R=1 и D=1 триггер Т переключится в единичное состояние, ало окончании импульса на выходе F1

Рис 80 у животных а упрощенная структурная схема б функциональная схема, в временные диаграммы напряжений на D-триггере

вновь установится в нулевое состояние (рис 80в). Число импульсов с выхода триггера Т подсчитывает счетчик СТ1. При появлении восьмого импульса совпадения раздражителей «Свет» и «Пища» отрицательный перепад напряжения со входа DO первого MX передается на первый выход MX и запускает формирователь F2. На его выходе формируется импульс положительной полярности длительностью около 1 мин. В течение этого времени все импульсы, формируемые на выходе F1 при освещении фоторезистора, проходят через элемент И-НЕ. В результате в течение каждого импульса с выхода формирователя F1 глаза кролика светятся. По окончании импульса на выходе формирователя F2 выходной код счетчика СТ2 увеличивается на 1, в результате меняется код адреса MX с 00 на 01. Нетрудно видеть, что в следующий раз формирователь F2 запустится после подачи на вход счетчика СТ 1 четвертого импульса с выхода триггера Т. По спаду импульса на выходе F2 опять сменится адрес на входах MX (с 01 на 10), и на выход MX в последующем будут передаваться импульсы со входа D2. После подачи двух импульсов с выхода триггера Т на первом выходе MX вновь появится отрицательный перепад напряжения, запускающий формирователь F2. По окончанию импульса на выходе F2 код на адресных входах MX станет равным 11, и на первый выход MX будут проходить все импульсы с датчика «Свет». За счет высокого уровня с выхода элемента И счетчик СТ2 устанавливается в состояние “3”, и код 11 на его выходе остается неизменным при подаче импульсов на вход С. Низкий уровень со второго выхода мультиплексора подается на D-вход триггера Т, и нулевое состояние триггера в последующем не меняется.

Очевидно, что после каждого запуска формирователя импульсов F2 вырабатывается условный рефлекс, и глаза-светодиоды зажигаются под действием раздражителя «Свет» в течение 1 мин. Как уже отмечалось, первый раз импульс на выходе F2 будет сформирован после восьми последовательных предъявлений «света» и «пищи». Второй и третий импульсы на выходе F2 будут сформированы после четырех, а потом после двух совпадений раздражителей «Свет» и «Пища» Затем условный рефлекс становится безусловным, и автомат запоминает его навсегда

Принципиальная схема автомата изображена на рис. 81. В качестве светочувствительного датчика используется фоторезистор СФ2-2, включенный в схему усилителя постоянного тока, собранного на транзисторе VT1. Ждущий мультивибратор DD4.1 формирует импульс длительностью около 3 с и выполняет роль «оперативной памяти». Триггер DD3.2 устраняет «дребезг» контактов геркона и вырабатывает импульс совпадения раздражителей «Свет» и «Пища». На микросхеме DD2.1 выполнен счетчик импульсов совпадений, а на счетном триггере DD3.1 и микросхеме DD2.2 реализован счетчик случаев формирования условного рефлекса. Код с выхода этого ^счетчика подается на адресные входы мультиплексора. Как уже отмечалось, значение кода на адресных входах MX изменяется после поступления 8-го, 12-го и 14-го импульсов совпадений. При этом первоначально на первый выход MX передается информация со входа DO первого MX, а затем после трехкратного изменения кода адреса от 01 до 11 со входов D1, D2 и D3, соответственно. После установления кода 11 на выходах счетчика, с одержащего триггер DD3.1 и одноразрядный двоичный счетчик

DD2.2, на выходе элемента DD1.2 формируется низкий уровень напряжения, устанавливающий триггер DD3.1 в единичное состояние. В последующем при формировании импульсов на выходе DD4.2 код на адресных входах MX остается неизменным, равным 11. Импульсы совпадения раздражителей «Свет» и «Пища» не формируются , так как триггер DD3.2 будет находиться в нулевом состоянии либо за счет подачи низкого уровня на R-вход с выходов формирователя импульсов DD4.1, либо за счет подачи «дребезга» контактов геркона на вход С при низком уровне на D-входе, подаваемом со второго выхода MX. В результате импульсы с выхода датчика «Свет» (VT1, DD1.1) через мультиплексор DD5 запускают формирователь DD4.2, и при каждой подаче «светового» сигнала на выходе элемента DD1.4 формируется импульс положительной полярности. Как следствие, загораются светодиоды HL1, HL2. Таким образом, условный рефлекс превратился в безусловный (закрепился навсегда).

Источник: Фромберг Э. М., Конструкции на элементах цифровой техники. М.: Горячая линия-Телеком, 2002. 264 с.: ил. (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1249).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты