Brevet FR3051348A1 (20171124)
REVENDICATIONS1. Procédé (100) de tri non supervisé, en temps réel, de potentiels d'action d'une pluralité de neurones biologiques au moyen d'un réseau de neurones artificiels (10, 20, 30, 40,\n<CLM>\1\tcomportant une couche d'entrée (11), une couche intermédiaire (13) et une couche de sortie (15), procédé selon lequel : - la couche d'entrée (11) reçoit (111) un signal électrique (dln) mesurant une activité électrique d'une pluralité de neurones biologiques, le signal électrique (dln) présentant une amplitude variable en fonction de potentiels d'action émis par la pluralité de neurones biologiques au cours du temps ; - la couche d'entrée convertit (112) l'amplitude du signal électrique en un train de premières impulsions ; - la couche d'entrée transmet (113) le train de premières impulsions à la couche intermédiaire ; - la couche intermédiaire convertit (131) le train de premières impulsions en un train de deuxièmes impulsions ; - la couche intermédiaire transmet (132) le train de deuxièmes impulsions à la couche de sortie ; - en fonction du train de deuxièmes impulsions, la couche de sortie trie (151) chaque occurrence de chaque type de potentiel d'action présente dans le signal électrique (dln).\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que, en fonction du train de deuxièmes impulsions, la couche de sortie trie (151) chaque occurrence de chaque type de potentiel d'action présente dans le signal électrique (dln) en activant au plus un unique groupe de neurones artificiels de la couche de sortie pour chaque occurrence d'un potentiel 30 d'action dans le signal électrique (dln), chaque groupe de neurones artificiels de la couche de sortie comportant au moins un neurone artificiel de la couche de sortie et étant associé à un unique type de potentiel 3051348 47 d'action et chaque type de potentiel d'action étant associé à un unique groupe de neurones artificiels de la couche de sortie.\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente dans lequel la couche 5 d'entrée (11) est une matrice de neurones artificiels (n11) ayant : - Na lignes, le nombre Na de lignes étant choisi en fonction d'une plage de valeurs dans laquelle l'amplitude du signal électrique (dln) est variable, de manière que les neurones artificiels (n11) d'une même ligne s'activent pour une même valeur d'amplitude du signal électrique (dln), 10 et - Nt colonnes, le nombre Nt de colonnes étant choisi en fonction d'une plage temporelle d'observation du signal électrique (dln), de manière que les neurones artificiels (n11) d'une même colonne reçoivent le signal électrique (dln) à un même instant donné ; 15 le procédé (100) étant caractérisé en ce que, à chaque instant tn = n*dt, avec n un entier naturel et dt un pas temporel : - une première colonne Co de neurones artificiels (n11) reçoit le signal électrique (dln), et - en fonction de la valeur d'amplitude du signal électrique (dln) reçu, au 20 moins un neurone artificiel (n11_1) de la première colonne Co émet une impulsion qui est transmise à la couche intermédiaire (13).\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'une marge (mar) est définie autour de chaque valeur d'amplitude (va) du signal électrique (dln) reçu de manière que, à chaque instant tn = n*dt : - la première colonne Co de neurones artificiels (n11) reçoit le signal électrique (dln), et - en fonction de la valeur d'amplitude (va) du signal électrique (dln) reçu et de la marge (mar) définie autour de ladite valeur d'amplitude (va), au moins deux neurones artificiels (n11_1) de la première colonne Co émettent chacun une impulsion, chaque impulsion étant transmise à la couche intermédiaire (13). 3051348 48\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que le nombre de colonne Nt est strictement supérieur à 1 et en ce que, à chaque instant tk = tn + k*clf, avec dt' un deuxième pas temporel, et pour chaque colonne Ck de neurones artificiels, avec k un 5 entier naturel tel que 1 k Nt-1, chaque neurone artificiel de même ligne qu'un neurone artificiel de la première colonne Co ayant émis une impulsion à l'instant tn, émet à son tour une impulsion qui est transmise à la couche intermédiaire (13). 10\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que : - chaque neurone artificiel de la couche d'entrée (n11) est connecté à une pluralité de neurones artificiels de la couche intermédiaire (n13) par une pluralité de premières synapses excitatrices (sel) ) de manière 15 qu'une impulsion émise par ledit neurone artificiel de la couche d'entrée (n11) est transmise à la pluralité de neurones artificiels de la couche intermédiaire (n13) par la pluralité de premières synapses excitatrices (sel) ) ; - chaque neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) est connecté 20 à une pluralité de neurones artificiels de la couche de sortie (n15) par une pluralité de deuxièmes synapses excitatrices (se2) de manière qu'une impulsion émise par ledit neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) est transmise à la pluralité de neurones artificiels de la couche de sortie (n15) par la pluralité de deuxièmes synapses 25 excitatrices (se2) ; - chaque synapse excitatrice (sel , se2) présente un poids, chaque neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) et chaque neurone artificiel de la couche de sortie (n15) présentent un potentiel ayant initialement une valeur dite « de repos » ; lorsqu'une synapse 30 excitatrice (sel , se2) transmet une impulsion à un neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) ou de la couche de sortie (n15), le potentiel dudit neurone artificiel (n13, n15) augmente proportionnellement au poids de ladite première synapse excitatrice 3051348 49 (sel , se2) ; lorsque le potentiel d'un neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) ou de la couche de sortie (n15) dépasse une valeur de seuil, ledit neurone artificiel (n13, n15) émet une impulsion et son potentiel est rabaissé à une valeur de réinitialisation ; 5 - en l'absence d'impulsion en entrée d'un neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) ou de la couche de sortie (n15) et lorsque ce neurone (n13, n15) n'émet lui-même pas d'impulsion, le potentiel dudit neurone (n13, n15) revient à sa valeur de repos dans un temps caractéristique Tm. 10\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le poids de chaque synapse excitatrice (sel , se2) est modifié en fonction d'une fenêtre temporelle prédéfinie : - pour une synapse excitatrice (sel , se2) donnée, lorsque la fenêtre 15 temporelle prédéfinie comporte une impulsion présynaptique et une impulsion postsynaptique, le poids de cette synapse excitatrice (sel , se2) est augmenté ; - pour une synapse excitatrice (sel , se2) donnée, lorsque la fenêtre temporelle prédéfinie comporte une impulsion postsynaptique seule, le 20 poids de cette synapse excitatrice (sel , se2) est diminué ; - pour une synapse excitatrice (sel , se2) donnée, lorsque la fenêtre temporelle prédéfinie comporte une impulsion présynaptique seule, le poids de cette synapse excitatrice (sel , se2) demeure inchangé. 25\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que : - chaque neurone artificiel de la couche d'entrée (n11) est connecté à une pluralité de neurones artificiels de la couche intermédiaire (n13) par une pluralité de premières synapses excitatrices (sel) ) de manière 30 qu'une impulsion émise par un neurone artificiel de la couche d'entrée (n11) est transmise à la pluralité de neurones artificiels de la couche intermédiaire (n13) ; - chaque première synapse excitatrice (sel) ) présente un poids affecté 3051348 50 d'un coefficient synaptique P tel que 0 P 1 - rel - rel - - , o le coefficient synaptique P rel diminuant lorsque le neurone artificiel présynaptique (n11) émet une impulsion, et o le coefficient synaptique P - rel augmentant vers 1 sinon avec un temps caractéristique -rstp ; - chaque neurone artificiel postsynaptique (n13) recevant une impulsion via une première synapse excitatrice (sel) ) est excité proportionnellement au produit du coefficient synaptique P rel et du poids de ladite première synapse excitatrice (sel). 10\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que : - chaque neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) est connecté à l'ensemble des autres neurones artificiels de la couche 15 intermédiaire (n13) par une pluralité de premières synapses inhibitrices (sil) ) de manière qu'une impulsion émise par ledit neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) est transmise à l'ensemble des autres neurones artificiels de la couche intermédiaire (n13) par la pluralité de premières synapses inhibitrices (sil) ; 20 - chaque neurone artificiel de la couche de sortie (n15) est connecté à l'ensemble des autres neurones artificiels de la couche de sortie (n15) par une pluralité de deuxièmes synapses inhibitrices (si2) de manière qu'une impulsion émise par ledit neurone artificiel de la couche de sortie (n15) est transmise à l'ensemble des autres neurones artificiels 25 de la couche de sortie (n15) par la pluralité de deuxièmes synapses inhibitrices (si2) ; - lorsqu'une synapse inhibitrice (sil, si2) transmet une impulsion à un neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) ou de la couche de sortie (n15), ledit neurone artificiel (n13, n15) est empêché d'émettre 30 une impulsion pendant une durée prédéfinie dite « période d'inhibition » et/ou le potentiel dudit neurone artificiel (n13, n15) est diminué proportionnellement au poids de ladite synapse inhibitrice (sil, si2). 5 3051348 51\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente dans lequel une pluralité de deuxièmes synapses excitatrices (se2) connecte chaque neurone artificiel de la couche intermédiaire (n13) à une pluralité de neurones artificiels de la couche de sortie (n15), chaque deuxième synapse 5 excitatrice (se2) ayant un poids, caractérisé en ce que : - pour chaque deuxième synapse excitatrice (se2), lorsqu'un neurone artificiel de la couche de sortie (n15) reçoit, dans une fenêtre temporelle prédéfinie, une impulsion transmise par ladite deuxième synapse excitatrice (se2) et une impulsion transmise par une deuxième synapse 10 inhibitrice (si2), alors le poids de ladite deuxième synapse excitatrice (se2) est diminué ; - pour chaque deuxième synapse excitatrice (se2), lorsqu'un neurone artificiel de la couche de sortie (n15) reçoit, dans la fenêtre temporelle prédéfinie, une impulsion transmise par ladite deuxième synapse 15 excitatrice (se2) et aucune impulsion transmise par une deuxième synapse inhibitrice (si2), alors le poids de ladite deuxième synapse excitatrice (se2) est augmenté.\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes 20 dans lequel : - chaque neurone artificiel de la couche de sortie (n15) présente un potentiel ; - chaque neurone artificiel de la couche de sortie (n15) émet une impulsion lorsque son potentiel dépasse une valeur de seuil ; 25 caractérisé en ce que : - la valeur de seuil de chaque neurone artificiel de la couche de sortie (n15) émettant une impulsion à un instant t est augmentée proportionnellement au nombre d'impulsions reçues par ledit neurone artificiel (n15) dans une fenêtre temporelle autour de l'instant t ; 30 - la valeur de seuil Th de chaque neurone artificiel de la couche de sortie (n15) émettant une impulsion à un instant t1 est diminuée de manière que : Th(t2) = a * Th(t1) 3051348 52 avec Th(t1) la valeur de seuil à l'instant t1, Th(t2) la valeur de seuil à un instant t2 postérieur à t1 et a un nombre réel tel que 0\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes 5 dans lequel le réseau de neurones artificiels (20) comporte la couche d'entrée (11), la couche intermédiaire (13), une deuxième couche intermédiaire (14) et la couche de sortie (15), et selon lequel : - la couche d'entrée (11) transmet le train de premières impulsions vers la couche intermédiaire (13) et vers la deuxième couche 10 intermédiaire (14) ; - la deuxième couche intermédiaire (14) convertit le train de premières impulsions en un deuxième train de deuxièmes impulsions ; - la deuxième couche intermédiaire (14) transmet le deuxième train de deuxièmes impulsions vers la couche de sortie (15) ; 15 - en fonction du train de deuxièmes impulsions et du deuxième train de deuxièmes impulsions, la couche de sortie (15) trie chaque occurrence de chaque type de potentiel d'action présente dans le signal électrique (dln). 20\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel le réseau de neurones artificiels (30) comporte la couche d'entrée (11), une deuxième couche d'entrée (12), la couche intermédiaire (13) et la couche de sortie (15), et selon lequel : - la deuxième couche d'entrée (12) reçoit un deuxième signal 25 électrique (dln2) mesurant une activité électrique d'une deuxième pluralité de neurones biologiques, le deuxième signal électrique (dln2) présentant une amplitude variable en fonction de potentiels d'action émis par la deuxième pluralité de neurones biologiques au cours du temps ; 30 - la deuxième couche d'entrée (12) convertit l'amplitude du deuxième signal électrique en un deuxième train de premières impulsions ; - la deuxième couche d'entrée (12) transmet le deuxième train de premières impulsions à la couche intermédiaire (13) ; 3051348 53 - la couche intermédiaire (13) convertit le train de premières impulsions et le deuxième train de premières impulsions en un train de deuxièmes impulsions. 5\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel le réseau de neurones artificiels (40) comporte la couche d'entrée (11), une deuxième couche d'entrée (12), la couche intermédiaire (13), une deuxième couche intermédiaire (14) et la couche de sortie (15), et selon lequel : 10 - la deuxième couche d'entrée (12) reçoit un deuxième signal électrique (dln2) mesurant une activité électrique d'une deuxième pluralité de neurones biologiques, le deuxième signal électrique (dln2) présentant une amplitude variable en fonction de potentiels d'action émis par la deuxième pluralité de neurones biologiques au cours du 15 temps ; - la deuxième couche d'entrée (12) convertit l'amplitude du deuxième signal électrique en un deuxième train de premières impulsions ; - la deuxième couche d'entrée (12) transmet le deuxième train de premières impulsions à la deuxième couche intermédiaire (14) ; 20 - la deuxième couche intermédiaire (14) convertit le deuxième train de premières impulsions en un deuxième train de deuxièmes impulsions ; - la deuxième couche intermédiaire (14) transmet le deuxième train de deuxièmes impulsions à la couche de sortie (15) ; - en fonction du train de deuxièmes impulsions et du deuxième train de 25 deuxièmes impulsions, la couche de sortie (15) trie chaque occurrence de chaque type de potentiel d'action présente dans le signal électrique (dln).\n<CLM>\1\tRéseau de neurones artificiels (10, 20, 30, 40,\n<CLM>\1\tpour la mise en oeuvre 30 d'un procédé (100) de tri non supervisé, en temps réel, de potentiels d'action d'une pluralité de neurones biologiques, le réseau de neurones artificiels (10, 20, 30,\n<CLM>\1\tcomportant : - une couche d'entrée (11) pour la réception d'un signal électrique (dln) 3051348 54 présentant une amplitude variable en fonction de potentiels d'action émis par la pluralité de neurones biologiques au cours du temps, la conversion du signal électrique (dln) en un train de premières impulsions et la transmission du train de premières impulsions à une 5 couche intermédiaire (13) ; - ladite couche intermédiaire (13) pour la conversion du train de premières impulsions en un train de deuxièmes impulsions et la transmission du train de deuxièmes impulsions à une couche de sortie (15) ; 10 - ladite couche de sortie (15) pour le tri, en fonction du train de deuxièmes impulsions, de chaque occurrence de chaque type de potentiel d'action présente dans le signal électrique (dln).