Taller

REDES NEURONALES
COMPUERTA FUNCION XOR

RESUMEN

Esta actividad de laboratorio se desarrollará de manera práctica a partir de cálculos teóricos para comprobar el diseño y el funcionamiento de un circuito que emule el comportamiento de una neurona simulando la función de la compuerta XOR

1. IntroducCion

Una Red Neuronal artificial (RNA) es un modelo de procesamiento deinformación que es inspirado en el funcionamiento del sistema nervioso biológico y de cómo el cerebro procesa la información. El cerebro humano posee varias características que merecen ser imitadas por cualquier sistema electrónico: ser robusto y tolerante a fallas, ser flexible y tener la capacidad de aprendizaje, poder manejar información difusa, ser paralelo pequeño y compacto. Por consiguiente lo que sebusca es implementar en hardware el diseño en programación de una red neuronal.

2. MARCO TEORICO

Las neuronas son eléctricamente activas e interactúan entre ellas mediante un flujo de corrientes eléctricas locales. Estas corrientes se deben a diferencias de potencial entre las membranas celulares de las neuronas. Un impulso nervioso es un cambio de voltaje que ocurre en una zonalocalizada de la membrana celular. El impulso se transmite a través del axón hasta llegar a la sinapsis, produciendo la liberación de una sustancia química denominada neurotransmisor que se esparce por el fluido existente en el espacio sináptico. Cuando este fluido alcanza el otro extremo transmite la señal a la dendrita. Los impulsos recibidos desde la sinapsis se suman o restan a la magnitud de lasvariaciones del potencial de la membrana. Si las contribuciones totales alcanzan un valor determinado (alrededor de 10 milivoltios) se disparan uno o más impulsos que se propagarán a lo largo del axón.
Aunque todavía no está del todo claro, parece que este impulso se inicia en la conexión entre el axón y la membrana. Su amplitud y velocidad dependen del diámetro del axón y su frecuencia del número dedisparos que se efectúen. Las redes neuronales artificiales basan su funcionamiento en las redes neuronales reales, estando formadas por un conjunto de unidades de procesamiento conectadas entre sí. Por analogía con el cerebro humano se denomina «neurona» a cada una de estas unidades de procesamiento. Cada neurona recibe muchas señales de entrada y envía una única señal de salida (como ocurre enlas neuronas reales).

3. METODOLOGIA

* Tener en cuenta la tabla correpondiente al funcionamiento de la compuerta XOR, como datos de entrenamiento.
* Analizar cual seria la red que podria generar los datos de la tabla XOR
* Implementar el circuito.

4. PROCEDIMIENTO

Según el laboratorio, éste indica simular el comportamiento de una compuerta XOR,aunque la tabla quesuministra es la de una compuerta NOR, por consiguiente simularemos ésta según la tabla:

A | B | A NOR B |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |

Se considero que era imposible realizar la implementacion con una sola neurona ya que ésta solo trazaria una frontera de decision y para este caso necesitaremos dos para separar los puntos de la tabla NOR. Como se requieren dosneuronas se hara el diseño del circuito con amplificadores de esta red ya que éste diseño seria diferente al de la fig 1.

Se trabajo con el Amp Op de refrencia LM324 y se monto para la primera neurona como se muestra en la figura.

fig. 1

Para la segunda neurona según el diseño que requeríamos según los cálculos era necesario omitir la etapa del amplificador inversor ya que se necesitabatrabajar con los voltajes negativos correspondientes a la salida del sumador. Esta etapa si bien podía ser eliminada se cambio a una configuración de seguidor como se muestra en la fig. 2

fig. 2

El circuito final se muestra en la fig. 3 donde se ubico una carga para poder observar la salida del circuito.

Los diodos evitan que la salida de una neurona afecte a la otra.

5.1 Cálculos...