оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств

Классы МПК:G06E3/00 Устройства, не предусмотренные в группе  1/00, например для обработки аналоговых или гибридных данных
G06N7/02 использующие нечеткую логику
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Аллес Михаил Александрович (RU),
Соколов Сергей Викторович (RU),
Ковалев Сергей Михайлович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-08-24
публикация патента:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики. Техническим результатом является создание устройства, выполняющего операцию объединения (дизъюнкции) непрерывных (нечетких) множеств при одновременном увеличении вычислительной производительности и упрощении конструкции устройства. Устройство содержит m групп по k блоков пространственного распределения оптического потока, каждый из которых состоит из фотоприемника, источника излучения, электрооптического дефлектора, группы из n оптических волноводов, линейного оптического транспаранта, группы из n оптических j-выходных разветвителей и группы из n оптических (n-j+1)-входных объединителей, k групп по n оптических m-входных объединителей, k групп по n блоков нормирования интенсивности, каждый из которых состоит из m-1 пар оптически связанных волноводов, m-1 оптических транспарантов и оптического m-входного объединителя, k оптических n-входных объединителей. 4 ил. оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600

оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600

Формула изобретения

Оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, содержащий источник излучения, оптический транспарант, оптический разветвитель, оптический n-входной объединитель, отличающийся тем, что в него введены m групп по k блоков пространственного распределения оптического потока, k групп по n оптических m-входных объединителей, k групп по n блоков нормирования интенсивности, k-1 оптических n-входных объединителей, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств имеет m входов, р-м входом оптического дизъюнктора непрерывных (нечетких) множеств являются входы блоков пространственного распределения оптического потока р-й группы по k блоков пространственного распределения оптического потока (р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m), каждый из которых содержит фотоприемник, источник излучения, электрооптический дефлектор, группу из n равноудаленных от выхода электрооптического дефлектора оптических волноводов, линейный оптический транспарант, группу из n оптических j-выходных разветвителей (j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 n), группу из n оптических (n-j+1)-входных объединителей, при этом входом данного блока будет фотоприемник, выход фотоприемника подключен к управляющему входу электрооптического дефлектора, выход источника излучения подключен к информационному входу электрооптического дефлектора, выход которого подключен ко входам равноудаленных от него оптических волноводов, выход каждого равноудаленного оптического волновода подключен к соответствующему входу линейного оптического транспаранта, каждый j-й выход линейного оптического транспаранта подключен ко входу j-го j-выходного оптического разветвителя, каждый j-й выход j-го j-выходного оптического разветвителя подключен к (n-j+1)-му входу j-го (n-j+1)-входного оптического объединителя, выходы которых являются выходами блока, каждый j-й выход i-го блока пространственного распределения оптического потока в р-й группе по k блоков пространственного распределения оптического потока подключен к р-му входу j-го оптического m-входного объединителя из i-й группы по n оптических m-входных объединителей (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 n; p=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m), выход каждого ij-го оптического m-входного объединителя подключен ко входу ij-го блока нормирования интенсивности (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 n), каждый из которых содержит m-1 пар оптически связанных волноводов, m-1 оптических транспаранта, оптический m-входной объединитель, входом блока нормирования интенсивности является вход первого оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов подключен к первому входу оптического m-входного объединителя, выход второго оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов подключен ко входу первого оптического волновода второй пары оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода р-й пары оптически связанных волноводов подключен к (р-1) оптическому транспаранту (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1), выход второго оптического волновода (р-1)-й пары оптически связанных волноводов подключен ко входу первого оптического волновода р-й пары оптически связанных волноводов (р=3, 4, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1), выход второго оптического волновода m-й пары оптически связанных волноводов подключен к (m-1)-му оптическому транспаранту, выход р-го оптического транспаранта подключен к (р+1) входу оптического m-входного объединителя (р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1), выход которого является выходом ij-го блока нормирования интенсивности, выход каждого ij-го блока нормирования интенсивности подключен к j-му входу i-го оптического n-входного объединителя, выходы которых являются выходами устройства (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 n).

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.

Известно оптическое устройство - оптический компаратор [Пат. RU 2020501 С1, Оптический компаратор / С.В. Соколов], содержащий источник излучения, коллимирующую линзу, прямоугольную призму, два электрооптических дефлектора и оптические объединители.

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым изобретением, следующие: источник излучения, электрооптический дефлектор, оптический объединитель.

Недостатком вышеописанного аналога является невозможность выполнения операции объединения (дизъюнкции) непрерывных (нечетких) множеств.

Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для вычитания оптических сигналов, содержащее оптические усилители, входной оптический разветвитель, две группы оптических транспарантов, оптические разветвления, кольцевое ответвление, оптический компаратор, оптическое ответвление, пару связанных оптических волноводов и оптический бистабильный элемент [Пат. RU 2103721 С1, 1998, Устройство для вычитания оптических сигналов / С.В. Соколов, А.А. Баранник].

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический транспарант, оптический разветвитель, пара оптически связанных волноводов.

Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции объединения (дизъюнкции) непрерывных (нечетких) множеств.

Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь, принятый за прототип [Пат. RU 2020550 С1, 1994, Оптический функциональный преобразователь / С.В. Соколов] и содержащий источник когерентного излучения, дифференциатор, оптический n-выходной разветвитель, оптический транспарант, оптический n-входной объединитель, пару оптически связанных волноводов, оптический модулятор.

Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие: источник излучения, оптический транспарант, оптический разветвитель, оптический объединитель, пара оптически связанных волноводов.

Недостатками вышеописанного прототипа являются высокая сложность и невозможность выполнения операции объединения (дизъюнкции) непрерывных (нечетких) множеств.

Задачей изобретения является создание оптического устройства, позволяющего выполнять операцию объединения (дизъюнкции) непрерывных (нечетких) множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности до 105 -106 операций в секунду.

Технический результат выражается в расширении возможностей устройства - создание устройства, выполняющего операцию объединения (дизъюнкции) непрерывных (нечетких) множеств при одновременном увеличении вычислительной производительности и упрощении конструкции устройства.

Сущность изобретения состоит в том, что в оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, содержащий источник излучения, оптический транспарант, оптический разветвитель, оптический n-входной объединитель, введены m групп по k блоков пространственного распределения оптического потока, k групп по n оптических m-входных объединителей, k групп по n блоков нормирования интенсивности, k-1 оптических n-входных объединителей, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств имеет m входов, р-м входом оптического дизъюнктора непрерывных (нечетких) множеств являются входы блоков пространственного распределения оптического потока р-й группы по k блоков пространственного распределения оптического потока (р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m), каждый из которых содержит фотоприемник, источник излучения, электрооптический дефлектор, группу из n равноудаленных от выхода электрооптического дефлектора оптических волноводов, линейный оптический транспарант, группу из n оптических j-выходных разветвителей (j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n), группу из n оптических (n-j+1)-входных объединителей, при этом входом данного блока будет фотоприемник, выход фотоприемника подключен к управляющему входу электрооптического дефлектора, выход источника излучения подключен к информационному входу электрооптического дефлектора, выход которого подключен ко входам равноудаленных от него оптических волноводов, выход каждого равноудаленного оптического волновода подключен к соответствующему входу линейного оптического транспаранта, каждый j-й выход линейного оптического транспаранта подключен ко входу j-го j-выходного оптического разветвителя, каждый j-й выход j-го j-выходного оптического разветвителя подключен к (n-j+1)-му входу j-го (n-j+1)-входного оптического объединителя, выходы которых являются выходами блока, каждый j-й выход i-го блока пространственного распределения оптического потока в р-й группе по k блоков пространственного распределения оптического потока подключен к р-му входу j-гo оптического m-входного объединителя из i-й группы по n оптических m-входных объединителей (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n; р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m), выход каждого ij-го оптического m-входного объединителя подключен ко входу ij-го блока нормирования интенсивности (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n), каждый из которых содержит m-1 пар оптически связанных волноводов, m-1 оптических транспарантов, оптический m-входной объединитель, входом блока нормирования интенсивности является вход первого оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов подключен к первому входу оптического m-входного объединителя, выход второго оптического волновода первой пары оптически связанных волноводов подключен ко входу первого оптического волновода второй пары оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода р-й пары оптически связанных волноводов подключен к (р-1) оптическому транспаранту (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1), выход второго оптического волновода (р-1)-й пары оптически связанных волноводов подключен ко входу первого оптического волновода р-й пары оптически связанных волноводов (р=3, 4, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1), выход второго оптического волновода m-й пары оптически связанных волноводов подключен к (m-1)-му оптическому транспаранту, выход р-го оптического транспаранта подключен к (р+1) входу оптического m-входного объединителя (р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1), выход которого является выходом ij-го блока нормирования интенсивности, выход каждого ij-го блока нормирования интенсивности подключен к j-му входу i-го оптического n-входного объединителя, выходы которых являются выходами устройства (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n).

Оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств - устройство, предназначенное для выполнения в режиме реального времени операции объединения (дизъюнкции) m непрерывных (нечетких) множеств А1, А2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , Am и получения результирующего множества А, функция принадлежности которого равна:

оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600

где µA1(x), µ A2(x), оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , µAm(x) - функции принадлежности, описывающие непрерывные (нечеткие) множества А1, А2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , Am элементов соответственно, определенных на базовой шкале Хоптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 x1, x2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , xk, где k - количество элементов множеств А1, А2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , Am.

Функциональная схема оптического дизъюнктора непрерывных (нечетких) множеств показана на фиг.1.

Оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств содержит:

- 111, 121, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1k1; 112, 122, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1k2; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 11m, 12m, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1km - m групп по k блоков пространственного распределения оптического потока (БПРОП);

- 2 11, 212, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 21n; 221, 222, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 22n; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 2k1, 2k2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 2kn - k групп по n оптических m-входных объединителей;

- 311, 312, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 31n; 321, 322, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 32n; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 3k1, 3k2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 3kn - k групп по n блоков нормирования интенсивности (БНИ);

- 41, 42, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 4k - k оптических n-входных объединителей.

Оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств имеет m входов, р-м входом оптического дизъюнктора непрерывных (нечетких) множеств являются входы БПРОП 11p, 1 2p, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1km p-й группы по k БПРОП (р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m).

Каждый j-й выход i-го БПРОП 1 в р-й группе по k БПРОП подключен к р-му входу j-го оптического m-входного объединителя 2ij из i-й группы по n оптических m-входных объединителей 2i1, 2 i2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 2in (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n; р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m).

Выход каждого ij-го оптического m-входного объединителя 2ij подключен ко входу ij-го БНИ (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n).

Выход каждого ij-го БНИ подключен к j-му входу i-го оптического n-входного объединителя 4j , выходы которых являются выходами устройства (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n).

Блок пространственного распределения оптического потока (БПРОП) 1 предназначен для превращения точечного оптического потока интенсивности j усл. ед. в плоский оптический поток, состоящий из j оптических потоков единичной интенсивности. Схема блока пространственного распределения оптического потока 1 показана на фиг.2.

БПРОП 1ip содержит:

5 - фотоприемник (ФП);

6 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью f усл. ед.;

7 - электрооптический дефлектор (ЭОД);

81, 82, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 8n - группу n равноудаленных от выхода ЭОД 16 оптических волноводов;

9 - линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией пропускания, обеспечивающей при поступлении на все его входы постоянного потока с амплитудой f усл. ед. амплитуду оптических потоков на его выходах, совпадающую с целочисленными значениями линейной функции (1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n) усл. ед.;

101, 102 , оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 10n - группу n оптических j-выходных разветвителей (j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n);

111, 112, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 11n - группу n оптических (n-j+1)-входных объединителей (j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n).

Вход ФП 5 является входом БПРОП 1, выход ФП 5 подключен к управляющему входу ЭОД 7, выход ИИ 6 подключен к информационному входу ЭОД 7, выход которого оптически подключен ко входам равноудаленных оптических волноводов 81, 82, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 8n. Выход каждого j-го равноудаленного оптического волновода 8j подключен через ЛОТ 9 ко входу j-го j-выходного оптического разветвителя 10j (j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n); j-й выход j-го j-выходного оптического разветвителя 10j подключен к (n-j+1)-му входу j-го (n-j+1)-входного оптического объединителя 11j, выходы которых являются выходами БПРОП 1ip.

Функциональная схема БНИ 3ij показана на фиг.3. БНИ 3ij содержит:

1211, 1212; 12 21, 1222, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 12m-1,1, 12m-1,2 - m пар оптически связанных волноводов (ОСВ) [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А. Акаев, С.А. Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с., страница 148, рисунок 5.2]; порог переключения оптического потока в (р-1)-й паре ОСВ 12p1, 12р2 равен р усл(овных) ед(иниц), (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m);

131, 132, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 13m-1 - (m-1) оптических транспарантов (ОТ); функция пропускания (p-1)-го ОТ равна оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m);

14 - оптический m-входной объединитель.

Входом БНИ 3ij является вход первого оптического волновода 1211 первой пары ОСВ 1211, 12 12.

Выход первого оптического волновода 1211 первой пары ОСВ 1211, 1212 подключен к первому входу оптического m-входного объединителя 14, а выход второго оптического волновода 1212 первой пары ОСВ 1211, 1212 подключен ко входу первого оптического волновода 1221 второй пары ОСВ 1221, 1222.

Выход первого оптического волновода 12p1 р-й пары ОСВ 12p1 , 12p2 подключен к (р-1)-му ОТ 13p-1 (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1).

Выход второго оптического волновода 12p-1,1 (р-1)-й пары ОСВ 12p-1,1, 12 p-1,2 подключен ко входу первого оптического волновода 12p1 р-й пары ОСВ 12p1, 12р2 (р=3, 4, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1).

Выход второго оптического волновода 12m-1,1 (m-1)-й пары ОСВ 12m1, 12m2 подключен ко входу (m-1)-му ОТ 13m-1.

Выход р-го ОТ 13р подключен к (р+1) входу оптического m-входного объединителя 14 (р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1), выход которого является выходом ij-го БНИ 3 ij.

Работа оптического дизъюнктора непрерывных (нечетких) множеств

происходит следующим образом.

На вход устройства поступает m функций принадлежности, описывающих непрерывные (нечеткие) множества A1, A2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , Am соответственно в виде плоских оптических потоков некогерентного излучения, распределенных по оси ОХ с интенсивностями, пропорциональными µA1(х), µA2(x), оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , µAm(x) соответственно. Далее эти плоские оптические потоки поступают на входы соответствующих БПРОП 1 11, 121, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1k1; 112, 122, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1k2; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 11m, 12m, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1km.

БПРОП 1ip работает следующим образом. На информационный вход ЭОД 7 с выхода ИИ 6 постоянно поступает точечный оптический поток с интенсивностью f усл. ед. При отсутствии оптического сигнала на входе ФП 5 (т.е. на входе БПРОП) на управляющем входе ЭОД 7 отсутствует сигнал управления Uупр, и оптический точечный поток интенсивностью f усл. ед., пройдя с информационного входа на выход ЭОД 7, не попадает ни на один из входов равноудаленных оптических волноводов 8 1, 82, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 8n и поглощается. При поступлении на вход ФП 5 оптического потока интенсивности j усл. ед. (j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n) на управляющем входе ЭОД 7 формируется сигнал управления Uупр ~ j, отклоняющий точечный оптический поток с интенсивностью f усл. ед. на угол оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ~ arcsin(k·Uупр), где k - коэффициент, определяемый типом дефлектора. Смещение оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 y точечного оптического потока относительно оси OY при этом равно:

оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 y=a·sin(оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 )=a·k·Uупр,

где а - расстояние от выхода ЭОД 7 до входа любого оптического волновода из группы равноудаленных оптических волноводов 81, 82 , оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 8n.

Так как входы оптических волноводов 81, 82, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 8n равноудалены от выхода ЭОД 7, то а=const и, следовательно:

оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 y=а·k·Uупр=K·j.

Следовательно, точечный оптический поток с интенсивностью f усл. ед. попадет на вход j-го равноудаленного оптического волновода 8j (j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n), если на входе ФП 7 присутствует оптический поток интенсивности j усл. ед.

Далее оптический точечный поток с интенсивностью f усл. ед. с выхода j-го равноудаленного оптического волновода 8j (j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n) поступает на j-й вход ЛОТ 9, с j-го выхода которого снимается точечный оптический поток с интенсивностью, пропорциональной номеру входа (выхода) ЛОТ 9, т.е. пропорциональной j.

Этот оптический поток с интенсивностью, пропорциональной j, поступает на вход j-го j-выходного оптического разветвителя 10j , с каждого выхода которого снимается поток единичной интенсивности. Каждый j-й поток единичной интенсивности попадает на (n-j+1)-й вход j-го (n-j+1)-входного оптического объединителя 11j . Таким образом, на выходах группы оптических (n-j+1)-входных оптических объединителей, начиная с первого оптического объединителя 111, формируется распределенный по оси OY оптический поток, состоящий из j точечных оптических потоков единичной интенсивности.

Таким образом, при поступлении на входы БПРОП 1 1p, 1, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1kp p-й группы по k БПРОП оптического потока, распределенного по оси ОХ, с интенсивностью, пропорциональной µ(x); оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 xiоптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 Х; Хоптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 x1, x2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , xk, на выходах БПРОП 11p, 1, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1kp р-й группы по k БПРОП формируется изображение графика функции (µA1(x)) в координатах µ A1(х), х в виде пространственно распределенного оптического потока (состоящего из совокупности единичных потоков), (р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m).

Каждый из этих единичных потоков поступает на р-й вход соответствующего ij-го оптического m-входного объединителя 2ij.

Примеры изображений графиков функции принадлежности µA1(x) в координатах µ A1(x), x и функции принадлежности µA2(x) в координатах µA2(x), x, а также графика их дизъюнкции - результирующей функции принадлежности µA(x) в координатах µA(x), x, показаны на фиг.4 (а), (б) и (в) соответственно при объединении двух нечетких множеств с функциями принадлежности, равными µA1(a) и µA2(x), (р=2).

Так как каждый j-й выход ip-го БПРОП 1 оптически связан - подключен к р-му входу соответствующего ij-го оптического m-входного объединителя 2ij (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n; р=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m), то на выходах всех оптических m-входных объединителей 211, 212,.оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 21n; 221, 222, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 22n; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 2k1, 2k2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 2kn за счет объединения единичных оптических потоков от всех БПРОП 111, 121, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1k1; 112, 122, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1k2; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 11m, 12m, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 1km будет сформировано изображение наложения m функций принадлежности µA1(x), µA2 (x), оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , µAm(x) (фиг.4, в для случая двух функций принадлежности µA1(x), µA2(x)) в виде пространственно распределенного оптического потока, состоящего из совокупности оптических потоков со следующими интенсивностями:

p усл. ед. - если µA1(xi )=µA2(xi)=оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600Ap(xi), причем µ A1(xi)оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 0, µA2(xi)оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 0, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , µAp(xi)оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 0, (p=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m), оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 xiоптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 X;

0 - во всех остальных случаях.

Таким образом, на выходе того оптического m-входного объединителя 2ij, на входах которого присутствуют р единичных потоков, будет сформирован оптический поток с интенсивностью р усл. ед.

С выходов оптических m-входных объединителей 2 11, 212, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 21n; 221, 222, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 22n; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 2k1, 2k2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 2kn оптические потоки поступают на входы соответствующих БНИ 311, 312, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 31n; 321, 322, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 32n; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 3k1, 3k2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 3kn.

Работа БНИ 3ij происходит следующим образом (фиг.3). При поступлении на вход БНИ 3ij оптического потока с интенсивностью 1 усл. ед., а следовательно, на вход первого оптического волновода 12 11 первой пары ОСВ 1211, 1212. Этот поток проходит, не переключаясь во второй оптический волновод 1212 первой пары ОСВ 1211, 1212 , на первый вход оптического m-входного объединителя 14 и далее на его выход, а следовательно, и на выход ij-го БНИ 3ij . Если поступает оптический поток с интенсивностью р усл. ед. (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m) на вход БНИ 3ij, а следовательно, на вход первого оптического волновода 1211 первой пары ОСВ 1211, 1212, то этот оптический поток переключается во второй оптический волновод 1212 первой пары ОСВ 1211, 1212 и далее аналогично, проходя следующие пары ОСВ 1211, 1212; 1221 , 1222, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 12m-1,1, 12m-1,2, попадет на вход первого оптического волновода 12p1 р-й пары ОСВ 12 p1, 12р2 (р=3, 4, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m-1). Так как в (р-1)-й паре ОСВ 12p-1,1, 12p-1,2 порог переключения оптического потока равен р усл(овных) ед(иниц), (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m), то тогда оптический поток с интенсивностью р усл. ед. переключается из первого оптического волновода 12p-1,1 (р-1)-й пары ОСВ 12p-1,1, 12р-1,2 во второй оптический волновод 12p-1,2 (р-1)-й пары ОСВ 12 p-1,1, 12p-1,2 (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m). Далее этот оптический поток интенсивностью р условных единиц попадает на вход первого оптического волновода 12 p1 р-й пары ОСВ 12p1, 12р2 и, не переключаясь во второй оптический волновод 12р2 р-й пары ОСВ 12p1, 12р2, попадает на вход (p-1)-го ОТ 13p-1 с функцией пропускания, равной оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m). С выхода последнего оптический поток с интенсивностью 1 усл. ед. поступает на р-й вход оптического m-входного объединителя (р=2, 3, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , m), и на выходе ij-го БНИ 3ij по-прежнему формируется оптический поток с интенсивностью 1 усл. ед.

Таким образом на выходе каждого блока нормирования интенсивности 311, 312, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 31n; 321, 322, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 32n; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 3k1, 3k2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 3kn формируется оптический поток с интенсивностью, равной:

1 усл. ед. - если µA1(x i)оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 0, или µA2(xi)оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 0, или оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , или µAm(xi)оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 0, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 xiоптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 X;

0 - во всех остальных случаях,

То есть формируется изображение дизъюнкции (результата операции, описываемой формулой (1)) функций принадлежности µA1 (x), µA2(x), оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , µAm(x)(µA2(x), оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , µAm(x) (фиг.4,в для случая двух функций принадлежности µA1(х), µА2(x)) в виде пространственно распределенного оптического потока.

С выхода каждого из БНИ 311, 312 , оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 31n; 321, 322, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 32n; оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 ; 3k1, 3k2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 3kn оптический поток поступает на соответствующий j-й вход i-го оптического n-входного объединителя 4i (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k; j=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , n).

На выходе каждого оптического n-входного объединителя 4i за счет суммирования соответствующего числа оптических потоков единичной интенсивности формируется оптический поток, интенсивность которого пропорциональна значению функции принадлежности µAi) для конкретного значения хi (i=1, 2, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , k).

Таким образом на выходах всех оптических n-входных объединителей 41, 42, оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств, патент № 2432600 , 4k - на выходе устройства формируется плоский оптический поток с интенсивностью по оси ОХ, пропорциональной функции принадлежности µA(x), соответствующей результату операции дизъюнкции (объединения) m непрерывных (нечетких) множеств, определяемой равенством (1).

Быстродействие оптического дизъюнктора непрерывных (нечетких) множеств определяется динамическими характеристиками фотоприемников и электрооптических дефлекторов, находящихся в блоке пространственного распределения оптического потока. Быстродействие фотоприемников, выполненных в традиционном варианте - на основе фотодиодов составляет порядка 10-9 с, а быстродействие электрооптических дефлекторов может достигать 10-12 с. Для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.

Класс G06E3/00 Устройства, не предусмотренные в группе  1/00, например для обработки аналоговых или гибридных данных

оптическое кодирующее устройство -  патент 2507559 (20.02.2014)
оптический вычислитель дополнения нечеткого множества -  патент 2463640 (10.10.2012)
оптический наноселектор минимального и максимального сигналов -  патент 2454700 (27.06.2012)
оптический наноселектор минимального сигнала -  патент 2451979 (27.05.2012)
оптический наноселектор минимального сигнала -  патент 2451978 (27.05.2012)
оптический т-нанотриггер -  патент 2451977 (27.05.2012)
оптический д-дизъюнктор нечетких множеств -  патент 2451976 (27.05.2012)
оптический наноселектор максимального сигнала -  патент 2451975 (27.05.2012)
оптоэлектронный нечеткий процессор -  патент 2446436 (27.03.2012)
оптоэлектронный дефаззификатор -  патент 2446435 (27.03.2012)

Класс G06N7/02 использующие нечеткую логику

Наверх