(57)【要約】  本発明は人間の脳におけるニューロンの動作原理を電子的に応用し、設定された閾値に従って入力信号を制御し、閾値を超える出力信号を提供することを可能にするニューロン回路（１）【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された閾値に従って入力信号を制御し、閾値を超える出力信号を出力することを可能とする超伝導のニューロン回路（１）であって、
少なくとも１つの信号入力部（２．１）と、少なくとも１つの信号出力部（２．２）と、少なくとも１つの第１接合部（２．３）と、少なくとも１つの第２接合部（２．４）と、少なくとも１つの閾値側結合インダクタ（２．７）とを有し、超伝導であり、前記信号入力部（２．１）から処理されるべき前記入力信号を受信し、閾値に従って信号を減衰させるか、または前記信号出力部（２．２）を通して信号の出力を可能にし、新しい信号ごとに同じプロセスを繰り返す、少なくとも１つの閾値ループ（２）と、
絶縁体であり、信号が閾値に達するまで前記信号入力部（２．１）と前記信号出力部（２．２）との間の前記閾値ループ（２）内に留まることを可能にする少なくとも１つの第１接合部（２．３）および少なくとも１つの第２接合部（２．４）と、
少なくとも１つの減衰側結合インダクタ（３．１）を有し、超伝導であり、前記閾値ループ（２）と統合されると、前記閾値ループ（２）内の信号の閾値を決定することを可能にする、少なくとも１つの減衰ループ（３）と、
減衰閾値結合（４）を介して前記閾値ループ（２）上に設けられた前記閾値側結合インダクタ（２．７）に結合され、それ自体と前記閾値側結合インダクタ（２．７）との間の距離およびそれらが作り出す磁界の影響で前記閾値ループ（２）内の信号の閾値を決定することを可能にする少なくとも１つの減衰側結合インダクタ（３．１）と、
を有するニューロン回路（１）。
【請求項２】
閾値抵抗器（２．５）、閾値側インダクタ（２．６）、およびバイアス入力部（２．８）を含み、前記信号入力部（２．１）から処理すべき信号を受け取り、前記信号入力部（２．１）を介して入る信号を記憶することを可能にする、前記閾値ループ（２）を特徴とする請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項３】
前記信号入力部（２．１）は、前記閾値ループ（２）に入ることが好ましい信号を生成し、信号が前記閾値ループ（２）に入ることを可能にする回路構成要素に接続されることを特徴とする請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項４】
前記第１接合部（２．３）および前記第２接合部（２．４）は、前記信号入力部（２．１）を介して前記閾値ループ（２）に入る信号が閾値を超えると、信号が出力信号に変換されることを可能にし、前記閾値ループ（２）内の信号の振幅および前記閾値ループ（２）に入る信号の数を決定することを特徴とする請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項５】
前記第１接合部（２．３）および前記第２接合部（２．４）は、前記閾値ループ（２）に閾値抵抗器（２．５）および閾値側インダクタ（２．６）が存在しない場合、前記信号入力部（２．１）を介して入ってくる信号が、好ましい閾値に達するまで持続ループに記憶されることを可能にすることを特徴とする請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項６】
前記閾値抵抗器（２．５）は、前記閾値ループ（２）内の信号を制限し、それによって減衰させることにより、作用する電流に対する抵抗を提供することによって、電流制限を可能にすると共に、信号が好ましい閾値に達することを可能にすることを特徴とする請求項２に記載のニューロン回路（１）。
【請求項７】
前記閾値抵抗器（２．５）は、前記閾値ループ（２）に記憶される信号の減衰時間を調整することを可能にし、前記閾値ループ（２）内の信号を低減し、それによって信号が時間的に減衰されるときに信号を記憶することを可能にすることを特徴とする請求項２に記載のニューロン回路（１）。
【請求項８】
前記閾値側インダクタ（２．６）は電流を蓄積するように動作し、前記閾値ループ（２）に信号伝送を提供し、前記閾値抵抗器（２．５）と同様に、前記閾値ループ（２）内の信号の減衰時間、そこに蓄積される信号の減衰時間、および回路内の信号を保持する時間を調整することを可能にすることを特徴とする、請求項２に記載のニューロン回路（１）。
【請求項９】
前記バイアス入力部（２．８）は、前記閾値ループ（２）に直流（ＤＣ）を供給し、前記閾値ループ（２）を付勢するのに必要な連続供給および電力を供給し、前記信号が閾値に留まることを保証することを特徴とする請求項２に記載のニューロン回路（１）。
【請求項１０】
減衰抵抗器（３．２）を有する前記減衰ループ（３）が前記閾値ループ（２）に磁気的に結合され、それ自体と前記閾値ループ（２）との間の結合係数に従って信号入力の出力時間および記憶持続時間を調整し、前記閾値ループ（２）と統合されて、前記閾値ループ（２）内の信号の閾値を決定することを可能にすることを特徴とする請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項１１】
前記減衰ループ（３）はそれ自体と前記閾値ループ（２）との間の結合係数を増加させると、磁場によって電流が前記減衰ループ（３）上に生成され、減衰抵抗器（３．２）を通過する際に、前記減衰ループ（３）上に生成される電流を減少させることを特徴とする請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項１２】
減衰抵抗器（３．２）を含み、前記減衰抵抗器（３．２）は前記閾値ループ（２）内の信号の閾値を調整することを可能にし、前記閾値ループ（２）内の信号の必要な数、すなわち当該閾値を増加させることを可能にすることを特徴とする請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項１３】
前記減衰側結合インダクタ（３．１）は、それ自体および前記閾値ループ（２）内の前記閾値側結合インダクタ（２．７）が互いの磁場によって影響を受けるように配置され、前記閾値側結合インダクタ（２．７）と共に互いの磁場をトリガすることによって特徴付けられる、請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項１４】
前記減衰ループ（３）はそれ自体と前記閾値ループ（２）との間の結合係数が低減されたときに、前記閾値ループ（２）の閾値を低減することを可能にし、前記減衰側結合インダクタ（３．１）が閾値側インダクタ（２．６）の磁場の影響を最小限に抑えることを可能にする、請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項１５】
前記減衰側結合インダクタ（３．１）が前記閾値側結合インダクタ（２．７）の磁界によって最小限に影響されるとき、前記閾値ループ（２）に記憶された信号電流の減衰を減速させる前記減衰ループ（３）を特徴とする請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項１６】
前記減衰ループ（３）はそれ自体と前記閾値ループ（２）との間の結合係数が増大されると、前記閾値ループ（２）の前記閾値を増大させることを可能にし、前記減衰側結合インダクタ（３．１）が閾値側インダクタ（２．６）の磁界の影響を最大に受けることを可能にする、請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【請求項１７】
前記減衰側結合インダクタ（３．１）が前記閾値側結合インダクタ（２．７）の磁界によって最大限に影響を受けるとき、前記閾値ループ（２）に記憶された信号電流の減衰を加速する前記減衰ループ（３）を特徴とする請求項１に記載のニューロン回路（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人間の脳におけるニューロンの動作原理を電子的に応用し、設定された閾値に従って入力信号を制御し、閾値を超える出力信号を提供することを可能にするニューロン回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工知能とは、自然界のすべての生物の行動パターンに触発されると、これらの行動に似たモデリングシステムが構築される、機能に与えられる一般的な名称である。人工知能は通常、人間の思考方法を分析し、人工知能と同様の人工指導を開発することに向けられる。一般に、人工知能とは人間によって行われたときに知的であると識別される挙動（知的挙動）を機械によって実行することを可能にすることであり、または人工知能は人間の心がどのように働くかを示す推論である。人工知能の手段により、機械をよりインテリジェントかつ有効にすることを目的とする。人工知能は、人間によって表示されるもののような、思考、意思決定、比較及び分析のような多くの機能を機械に提供する。人工知能は、エキスパート・システム、ファジー論理、人工ニューラルネットワーク、および遺伝的アルゴリズムなどの多くの用途を有する。人工ニューラルネットワーク（ＡＮＮ）は、人間の脳の動作機構を模倣して、学習、記憶、および汎化による新しい情報の導出などの脳の基本機能を実行するために開発された論理ソフトウェアである。ＡＮＮは、生物学的ニューラルネットワークを模倣する合成構造である。
【０００３】
模倣した神経細胞はニューロンを含み、これらのニューロンは様々な方法で互いに結合してネットワークを形成する。これらのネットワークは学習し、記憶し、データ間の関係を明らかにすることができる。人工ニューラルネットワークは生体ニューロン（神経細胞）に刺激され、脳の作業システムの人工的シミュレーションをもたらす。生体ニューロンの入力、処理、出力特性を模倣した多くの単純で一般的に適応的な処理単位（人工ニューロン）の様々な活動レベルでの全プロセス構造を実現するために、一般的な用語でのヒト脳における多くの生体ニューロンの結合などの人工ニューラルネットワークが作られている。
【０００４】
現在の技術では、人工ニューラルネットワークが３つの主要なカテゴリで評価することができる。第１のものはソフトウェアであり、第２のものは半導体デバイスベースであり、最後のものは超伝導体デバイスベースである。第１および第２のカテゴリのソフトウェアおよび半導体ベースの人工ニューラルネットワークにおいて、特にアルゴリズムを開発する段階において、著しい進歩がなされてきた。しかし、これらのシステムの最も重要な問題は、動作が遅く、消費電力が高いことである。ニューロン回路はソフトウェアに関して設計することができるが、あまりにも多くのアルゴリズムが実行されているので、プロセスはゆっくりと実行される。超伝導体ベースの人工神経細胞に関する問題は、回路が信頼性をもって動作しないこと、単一磁束量子（ＳＦＱ）がデジタル回路と互換性がないこと、およびそれらが大きな面積を有する比較的複雑な構造であることである。人工ニューラルネットワークの電子応用では、チップ上に集積構造があり、これらの構造は大きな面積を占める。最新技術では、人工ニューラルネットワークアプリケーションが半導体を用いて電子的に実行される。人工ニューラルネットワークの適用が半導体で実行される場合、ニューロン回路のサイズは大きく、この場合、それらは実用的ではない。一方、半導体によって製造されたニューロン回路は、消費電力が多すぎる。ニューロン回路は過剰な電力を消費するので、電流伝送も減速する。したがって、半導体によって生成されるニューロン回路は、ゆっくりと動作する。この場合、半導体ニューロン回路は、処理能力に関して脳に追いつくことができない。他方、最新技術では、ニューロン回路を互いに統合し、入力を生成することを可能にする回路と協働することは不可能である。さらに、現在の技術分野で提供されているニューロン回路は、他の論理ゲート（ａｎｄ／ＯＲなど）と互換性を持って動作することができず、標準ゲートによって生成された信号を受信および処理することができない。ニューロン回路を製造する場合、半導体よりも速く伝導する低電力構造が必要とされている。
【０００５】
最新技術の別の技法では、ソフトウェアがコンピュータモデリングを介して、通常使用されるプロセッサのために開発される。計算は、書き込まれたプログラムに対して行われる。ソフトウェアベースの人工ニューラルネットワークは、動作が遅いために効率的ではない。現在の技術では、人間の脳内のニューロンの動作を全く同じやり方で、または同様のやり方で行うことができ、半導体外部材料によるより迅速な伝送を提供し、他の集積電子回路と一緒に使用することができるニューロン回路が必要とされている。
【０００６】
米国特許文書番号：ＵＳ５６２５７５２Ａ（優先日が１９９４年６月１７日である最新技術の出願）は、人工ニューロン回路を開示している。この文献で議論されている研究では、差動電圧入力が等しい抵抗に接続可能な構造で構成されている。電圧出力の重みを定義するために等しい抵抗が使用され、電圧遷移のために導電性リンクが形成される。この文献の発明は、導電性材料と抵抗器とを用いて構成された回路を開示している。本出願の発明に開示されるニューロン回路は一方が閾値を調整することを可能にし、他方が減衰を可能にする２つのループを含む。このループは超伝導材料で作られる。ループ上には、閾値の調整を可能にする絶縁接合がある。本発明では、閾値を調整することを可能にする抵抗器をループ上に設ける。この抵抗器は、閾値が調整されているときにループに入る信号の出力時間の調整に寄与する。さらに、閾値調節は、減衰ループの手段によって行うことができる。
【０００７】
中国特許文書番号：ＣＮ１０５９７６０２２Ａ（優先日が２０１６年４月２７日である最新技術の出願）は、人工ニューロン回路を開示している。この文献の研究では、２つの平行な信号線が使用され、そのうちの１つが基準として利用される。現シナプス動作は、変更可能な抵抗器の手段によってシミュレートされることが可能である。この従来技術文献は、抵抗の調整を可能にする回路構成を開示している。本出願の発明に開示されるニューロン回路は一方が閾値を調整することを可能にし、他方が減衰を可能にする２つのループを含む。このループは超伝導材料で作られる。引用文献は、回路が超伝導材料で作られていることを示していない。ループ上には、閾値の調整を可能にする絶縁接合がある。本発明では、閾値を調整することを可能にする抵抗器をループ上に設ける。この抵抗器は、閾値が調整されているときにループに入る信号の出力時間の調整に寄与する。さらに、閾値調節は、減衰ループの手段によって行うことができる。
【０００８】
中国特許文書番号：ＵＳ５６２５７５２Ａ（優先日が２０１７年１月２３日である最新技術の出願）は、超帯域低雑音人工回路を開示する。この文献の研究で使用されている増幅器は、可変抵抗器とｎ個の順次配置された半導体から構成されている。可変抵抗器は、回路の動作帯域範囲とノイズレベルを最適化する。上記文献に開示された発明は、可変抵抗器、導電構造の使用、および抵抗の調整によって動作周波数設定を変更する能力という特徴を有する。本出願の発明に開示されるニューロン回路は一方が閾値を調整することを可能にし、他方が減衰を可能にする２つのループを含む。このループは超伝導材料で作られる。引用文献は、回路が超伝導材料で作られていることを示していない。ループ上には、閾値の調整を可能にする絶縁接合がある。本発明では、閾値を調整することを可能にする抵抗器をループ上に設ける。この抵抗器は、閾値が調整されているときにループに入る信号の出力時間の調整に寄与する。さらに、閾値調節は、減衰ループの手段によって行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明のニューロン回路は、脳内の神経構造の動作の原理によって刺激され、既存の構造よりも速い結果を達成するために生成される。
【００１０】
本願のニューロン回路は、脳の動作原理を電子的に生成可能な回路である。前記ニューロン回路は、低電力消費で迅速な伝送を提供する超伝導材料から製造される。ニューロン回路が超伝導体で作られているので、回路サイズは減少する。本出願のニューロン回路は、入力を提供する標準論理ゲート（ＡＮＤ／ＯＲ）と互換的に動作することができる。この場合、前記ニューロン回路は標準論理ゲートによって生成された信号を受信し、処理することができる。ニューロン回路は、互いに統合され、連続的に配置されることができる。本発明のニューロン回路の出力は、標準的なゲートおよび他のニューロン回路とも互換性がある。
【００１１】
従来技術では、本出願の発明によって提供される技術的特徴および技術的効果に関する説明はない。これまでの出願は脳内の神経構造の動作原理によって刺激され、既存の構造よりも速い結果を達成するように生成され、半導体よりも速い伝送を提供し、低電力で動作し、他のニューロン回路および標準論理ゲートと互換性があり、統合して動作することができる超伝導ニューロン回路を開示していない。
【００１２】
本発明の目的は脳内のニューロン構造をシミュレートし、脳の動作原理を電子的に生成することができる人工ニューロン回路を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的はチップ上の大規模集積回路の使用領域を削減し、脳神経系のニューロンと並列に計算速度と電力を利用できるニューロン回路を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は脳内のニューロン構造よりも伝送速度を速くすることができ、閾値を調整したり、閾値を修正または制御したりすることができるニューロン回路を提供することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は入力を生成する標準論理ゲートに準拠して動作し、出力信号が標準論理ゲートに準拠して動作することを可能にするニューロン回路を提供することである。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、超伝導材料で作られているという事実のおかげで、低電力消費で迅速な伝送を提供するニューロン回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の目的を達成するために開発され、請求項１およびそれに従属する他の請求項に規定されるニューロン回路は、減衰ループおよび減衰閾値結合からなる。ニューロン回路に設けられた閾値ループおよび減衰ループは超伝導である。信号は、信号入力部を通じて閾値ループに入力される。閾値抵抗は、閾値ループに入る信号が完全に減衰することが好ましい場合に使用される。閾値抵抗を通過する電流は減衰する。第１接合部および第２接合部は、閾値ループに入る信号が記憶されることが好ましい場合に使用される。一定間隔で入力された信号から来る信号は、第１接合部と第２接合部によって閾値ループに蓄積される。閾値ループに格納された信号が閾値に達した場合、信号出力を通じて出力される。出力信号の時間は、減衰するループによって調整される。減衰ループと閾値ループは、磁気相互作用の手段によって、および減衰閾値結合を介して互いに結合される。減衰ループと閾値ループの結合係数を変えることにより、出力信号の時間と閾値を調整できる。
【００１８】
以下、本発明の目的を達成するために開発されたニューロン回路を添付の図面に示す
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ニューロン回路の概略図である。
【図２】ニューロン回路の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図中の構成要素には、以下のような参照番号が付与されている。
１．ニューロン回路
２．閾値ループ
２．１.信号入力部
２．２.信号出力部
２．３.第１接合部
２．４.第２接合部
２．５.閾値抵抗
２．６.閾値側インダクタ
２．７.閾値側結合インダクタ
２．８.バイアス入力部
３.減衰ループ
３．１.減衰側結合インダクタ
３．２.減衰抵抗器
４.減衰閾値結合
【００２１】
超伝導のニューロン回路（１）は、設定された閾値に従って入力信号を制御し、閾値を超える出力信号を出力することを可能にする回路であり、本質的に次の構成を含む。超伝導のニューロン回路（１）は、少なくとも１つの閾値ループ（２）を含み、少なくとも１つの信号入力部（２．１）と、少なくとも１つの信号出力部（２．２）と、少なくとも１つの第１接合部（２．３）と、少なくとも１つの第２接合部（２．４）と、少なくとも１つの閾値側結合インダクタ（２．７）とを有し、超伝導であり、信号入力部（２．１）から処理されるべき入力信号を受信し、閾値に従って信号を減衰させるか、または信号出力部（２．２）を介して信号の出力を可能にし、新しい信号ごとに同じプロセスを繰り返す。
【００２２】
また、超伝導のニューロン回路（１）は、少なくとも１つの第１接合部（２．３）および少なくとも１つの第２接合部（２．４）は絶縁性であり、信号が閾値に達するまで信号入力部（２．１）と信号出力部（２．２）との間の閾値ループ（２）内に留まることを可能にする。
【００２３】
また、超伝導のニューロン回路（１）は、少なくとも１つの減衰側結合インダクタ（３．１）を有し、超伝導であり、閾値ループ（２）と統合されると、閾値ループ（２）内の信号の閾値を決定することを可能にする、少なくとも１つの減衰ループ（３）を有する。
【００２４】
また、超伝導のニューロン回路（１）は、減衰閾値結合（４）を介して閾値ループ（２）上に設けられた閾値側結合インダクタ（２．７）に結合され、それ自身と閾値側結合インダクタ（２．７）とそれらが作り出す磁界との間の結合係数の影響で閾値ループ（２）内の信号の閾値を決定することを可能にする少なくとも１つの減衰側結合インダクタ（３．１）。
【００２５】
本願のニューロン回路（１）は脳の動作原理を電子的に生成し、ニューラルネットワーク構造の動作をシミュレートすることができる。ニューロン回路（１）は超伝導であり、閾値ループ（２）および減衰ループ（３）からなる。閾値ループ（２）と減衰ループ（３）は、互いに磁気的に結合されている。閾値ループ（２）と減衰ループ（３）との間の磁気結合は、減衰閾値結合（４）の手段によって与えられる。ニューロン回路（１）に入ってくる信号は、閾値ループ（２）によって処理または減衰される。閾値ループ（２）で処理された信号の閾値が調整され、減衰ループ（３）で減衰させることができる。ニューロン回路（１）は脳内の神経構造を模倣することによって、設定された閾値に従って入力信号を制御し、閾値を超える出力信号を発することを可能にする。ニューロン回路（１）は、他のニューロン回路（１）と統合して動作させることができる。同時に、本発明のニューロン回路（１）は標準論理ゲートに従って動作し、標準論理ゲートから入力された信号を受信し、標準論理ゲートに信号出力を送出する。
【００２６】
本発明の一実施形態のニューロン回路（１）における閾値ループ（２）は、入力信号を記憶または減衰させることを可能にする。閾値ループ（２）上を循環する信号は、脳内のイオンのように働く。閾値ループ（２）は、信号入力部（２．１）、信号出力部（２．２）、第１接合部（２．３）、第２接合部（２．４）、閾値抵抗（２．５）、閾値側インダクタ（２．６）、閾値側結合インダクタ（２．７）およびバイアス入力部（２．８）を含む。閾値ループ（２）は超伝導である。閾値ループ（２）は、処理する信号を信号入力部（２．１）から受け取る。閾値ループ（２）は、閾値に対して信号を減衰させるか、または信号出力部（２．２）を介して信号の出力を供給する。閾値ループ（２）は、新しい信号ごとに同じプロセスを繰り返す。信号は、信号入力部（２．１）を介して閾値ループ（２）に入力される。信号入力部（２．１）は、閾値ループ（２）に入力するのに好ましい信号を生成する回路コンポーネントに接続することができる。信号入力部（２．１）により、信号は閾値ループ（２）に入る。信号入力部（２．１）を介して閾値ループ（２）に入る信号は記憶され、閾値ループ（２）で減衰される。信号が閾値ループ（２）に記憶されることが好ましい場合、信号は、閾値ループ（２）から信号出力部（２．２）を通じて出力される。
【００２７】
本発明の一実施形態の閾値ループ（２）に設けられた第１接合部（２．３）及び第２接合部（２．４）は絶縁体である。第１接合部（２．３）と第２接合部（２．４）は、信号が閾値に達するまで、信号入力部（２．１）と信号出力部（２．２）間の閾値ループ（２）内に留まることを可能にする。第１接合部（２．３）及び第２接合部（２．４）は、好ましくは互いに反対側及び平行側の閾値ループ（２）内に位置する（図２）。第１接合部（２．３）および第２接合部（２．４）は、信号入力部（２．１）と信号出力部（２．２）との間の閾値ループ（２）内に位置する。第１接合部（２．３）および第２接合部（２．４）は、閾値ループ（２）において信号ループを形成するループ内にある。信号が信号入力部（２．１）と信号出力部（２．２）の間にとどまるために、閾値ループ（２）にループがある。第１接合部（２．３）および第２接合部（２．４）は、ループ内に配置される。
【００２８】
信号入力部（２．１）を介して閾値ループ（２）に入る信号が閾値を超えると、第１接合部（２．３）および第２接合部（２．４）は信号を出力信号に変換することを可能にし、閾値ループ（２）内の信号の振幅および閾値ループ（２）に入る信号の数を決定する。信号入力部（２．１）を介して閾値ループ（２）に入る信号が、第１接合部（２．３）および第２接合部（２．４）に到達したときに閾値を超えると、信号は信号出力部（２．２）を介して出力され、それによって信号は出力信号に変換される。本発明のこの実施形態では閾値ループ（２）上に閾値抵抗器（２．５）および閾値側インダクタ（２．６）が存在しない場合、第１接合部（２．３）および第２接合部（２．４）は好ましい閾値に達するまで、信号を無端ループで処理し続ける。閾値ループ（2）に入力される信号が好ましい閾値よりも低い場合、閾値ループ（２）内のループに入り、第１接合部（２．３）と第２接合部（２．４）の上を通過する。
【００２９】
閾値ループ（２）に入ってくる信号が好ましい閾値よりも高い場合、閾値ループ（２）から出力される。閾値ループ（２）に入ってくる信号は、循環し始める（ループ内を移動する）。信号が閾値ループ（２）内を循環しているとき、その一部は、第１接合部（２．３）および第２接合部（２．４）によって減衰される。同じ信号が閾値ループ（２）内を循環し続けると、信号は連続して信号入力部（２．１）を通過し続ける。このようにして、信号は閾値ループ（２）に保存される。信号が好ましい閾値を超えた場合、信号出力部（２．２）を通して出力信号として出力される。閾値ループ（２）に入るシグナルの数および閾値は、第１接合部（２．３）および第２接合部（２．４）の手段によって決定され得る。さらに、第１接合部（２．３）と第２接合部（２．４）は、閾値を超えるために必要な信号の数を調整することを可能にする。
【００３０】
本発明の一実施形態では、閾値ループ（２）に設けられた閾値抵抗器（２．５）が信号を減衰または減衰させることを可能にする。閾値抵抗器(２．５)はそれ自体に作用する電流に対して抵抗を与えることにより電流制限を行う。この場合、閾値抵抗器（２．５）は閾値ループ（２）内の信号を制限し、それによって、信号の減衰またはエネルギー減衰を可能にする。閾値抵抗（２．５）は、閾値ループ（２）に入る信号が完全に減衰することが好ましい場合に使用される。閾値抵抗器（２．５）は、閾値ループ（２）内の信号が好ましい閾値に従って振る舞うことを可能にする。閾値ループ（２）の好ましい閾値は、閾値抵抗器（２．５）によって調整される。閾値は、閾値抵抗（２．５）の値を増減することによって増減される。閾値の手段によって、閾値ループ（２）に入ってくる信号がどの閾値で出力されるか、言い換えれば、閾値の後に出力信号が信号出力部（２．２）で生成されるかが決定される。信号の減衰は、閾値ループ（２）の閾値調整のために実行する必要がある。加えて、閾値抵抗器（２．５）はまた、閾値ループ（２）に記憶される信号の記憶時間を調整することを可能にする。入力信号が閾値ループ（２）に入ると、閾値ループ（２）に記憶される。閾値抵抗器（２．５）は、閾値ループ（２）に記憶される信号の記憶を徐々に減少させることが好ましい。閾値抵抗（２．５）は、信号が時間的に減衰するように閾値ループ（２）に格納することを可能にする。閾値抵抗（２．５）が信号を減衰させ、それを記憶し続けると、第１接合部（２．３）と第２接合部（２．４）は、閾値に達するまで信号が閾値ループ（２）に留まるようにする。
【００３１】
本発明の一実施形態では、閾値ループ（２）に設けられた閾値側インダクタ（２．６）が超伝導閾値ループ（２）上の信号伝送を提供する。閾値抵抗（２．５）と同様に、閾値側のインダクタ（２．６）により、閾値ループ（２）上の信号の減衰時間と記憶時間を調整することができる。閾値側インダクタ（２．６）は、電流を蓄えるように動作する。閾値側インダクタ（２．６）は閾値抵抗（２．５）と同様に、閾値ループ（２）に格納される信号の蓄積時間を調整することも可能である。閾値側インダクタ（２．６）の手段により信号伝送が行われている間、信号は減衰し、閾値抵抗（２．５）の手段により蓄積され続ける。第１接合部（２．３）および第２接合部（２．４）は、信号が閾値ループ（２）内の閾値に達するまで、信号の減衰および記憶中に信号がループ内を循環することを可能にする。閾値は、減衰回路（３）の手段によって決定される。
【００３２】
本発明の一実施形態では、閾値ループ（２）に設けられた閾値側結合インダクタ（２．７）が閾値ループ（２）と減衰ループ（３）との間の結合を提供する。閾値ループ（２）と減衰ループ（３）は、互いに磁気的に結合されている。閾値ループ（２）の減衰ループ（３）への磁気結合は、閾値側結合インダクタ（２．７）の手段によって与えられる。
【００３３】
本発明の一実施形態では、閾値ループ（２）に設けられたバイアス入力部（２．８）が連続供給を可能にする。バイアス入力部（２．８）は、閾値ループ（２）の動作に必要なエネルギーを供給する。バイアス入力部（２．８）は、閾値ループ（２）に直流電流（ＤＣ）を供給する。閾値ループ（２）に設けられた第１接合部（２．３）と第２接合部（２．４）は、直流電源によって給電される。この場合、バイアス入力部（２．８）を活性化すると、直流電流が閾値ループ（２）に供給され、第１接合部（２．３）と第２接合部（２．４）の動作を可能にする。バイアス入力部（２．８）はまた、閾値が所望のレベルのままであることを保証する。バイアス入力部（２．８）は、好ましくはトランジスタのような電流の下で機能する。本発明のこの実施形態では信号が閾値ループ（２）上に到着すると、バイアス入力（２．８）はループ内の第１接合部及び第２接合部が開閉されることによって動作されることを可能にする。
【００３４】
本発明の一実施形態のニューロン回路（１）における減衰ループ（３）は、閾値ループ（２）に磁気的に結合される。減衰ループ（３）は、閾値ループ（２）に入力された信号の出力時間のタイミングのレベルを調整する。減衰ループ（３）は、信号入力の出力時間とタイミングを、自身と閾値ループ（２）とのカップリング・ファクタに応じて調整することができる。減衰ループ（３）は、減衰側結合インダクタ（３．１）と減衰抵抗（３．２）を含む。減衰ループ（３）は超伝導である。減衰ループ（３）は閾値ループ（２）と統合され、閾値ループ（２）における信号の閾値を決定することを可能にする。減衰ループ（３）は、閾値ループ（２）内の信号を減衰させるか、閾値を調整することを可能にする。減衰ループ（３）は、閾値ループ（２）で信号を減衰させる処理を行う。１つ以上の減衰抵抗器（３．２）を減衰ループ（３）上に設けることができる。減衰抵抗（３．２）は、信号の減衰を可能にする。減衰ループ（３）に設けられた減衰抵抗器（３．２）は、それが磁気的に結合されている閾値ループ（２）内の信号を減衰させることを可能にすることによって、減衰する過程を行う。減衰ループ（３）と閾値ループ（２）との間の結合係数を十分なレベルで調整すると、磁場のために減衰ループ（３）上に電流が発生する。減衰ループ（３）に発生する電流は、減衰抵抗（３．２）の上を通過することにつれて減少する。減衰ループ（３）の電流が減少すると、磁場も減少し、電流は熱に変換される。減衰ループ（３）に設けられた減衰抵抗器（３．２）は、閾値ループ（２）内の信号の閾値調整を行う。減衰抵抗（３．２）が増加すると、閾値ループ（２）内の信号の閾値が増加する。この場合、減衰抵抗（３．２）が増加すると、より多くの信号が必要となるため、閾値も増加する。
【００３５】
本発明の一実施形態において減衰ループ（３）に設けられた減衰側結合インダクタ（３．１）は、減衰閾値結合（４）を介して、閾値ループ（２）上に位置する閾値側結合インダクタ（２．７）に接続される。減衰側結合インダクタ（３．１）と閾値側結合インダクタ（２．７）は、自身とそれらが発生する磁界の間の結合係数の影響によって、閾値ループ（２）内の信号の閾値を決定することを可能にする。
【００３６】
本発明の一実施形態では、ニューロン回路（１）に設けられた減衰閾値結合（４）が閾値ループ（２）と減衰ループ（３）との間の接続部を提供する。閾値ループ（２）と減衰ループ（３）は、互いに磁気的に結合されている。閾値ループ（２）と減衰ループ（３）との間の磁気結合は、減衰閾値結合（４）の手段によって与えられる。閾値ループ（２）の閾値側結合インダクタ（２．７）と減衰ループ（３）の減衰側結合インダクタ（３．１）は、互いの磁界の影響を受けるように配置されている。この場合、閾値ループ（２）が固定位置にあるとき、減衰側結合インダクタ（３．１）によって生成される磁界が閾値側結合インダクタ（２．７）によって生成される磁界の影響を受けるように、減衰ループ（３）の位置を調整することができる。減衰側結合インダクタ（３．１）によって生成される磁界と、閾値側結合インダクタ（２．７）によって生成される磁界は、互いにトリガできる。閾値ループ（２）と減衰ループ（３）の間の結合係数は、減衰側結合インダクタ（３．１）によって発生する磁界と閾値側結合インダクタ（２．７）によって発生する磁界によって変化する。閾値ループ（２）内の信号の閾値は、減衰ループ（３）と閾値ループ（２）間の結合係数を変更することで調整できる。
【００３７】
本発明の一実施形態では、減衰ループ（３）と閾値ループ（２）との間の結合係数が減少すると、閾値ループ（２）内の信号の閾値が減少する。減衰ループ（３）と閾値ループ（２）の間の結合係数を大きくすると、減衰側結合インダクタ（３．１）は閾値側結合インダクタ（２．７）の磁界の影響を最大に受ける。減衰側結合インダクタ（３．１）が閾値側結合インダクタ（２．７）の磁界の影響を最大に受けると、閾値ループ（２）に蓄積された信号電流の減衰が増加する。減衰中に新しい入力信号で閾値に達すると、信号出力部（２．２）を通して信号が出力される。
【００３８】
本発明の一実施形態では、減衰ループ（３）と閾値ループ（２）との間の結合係数が増加すると、閾値ループ（２）内の信号の閾値が増加する。減衰ループ（３）と閾値ループ（２）との間の結合係数が減少すると、減衰側結合インダクタ（３．１）は、閾値結合インダクタ（２．７）の磁界から最小限の影響を受ける。減衰側結合インダクタ（３．１）が閾値側結合インダクタ（２．７）の磁界によって最小限に影響されると、閾値ループ（２）に記憶された信号電流の減衰は減速し、新しい入力信号の手段によって閾値に達すると、信号出力部（２．２）を介して出力される。
【００３９】
本発明のこの実施形態で提供されるニューロン回路（１）の使用は、以下のように実行される。ニューロン回路（１）に提供される閾値ループ（２）および減衰ループ（３）が超伝導である。信号は、信号入力部（２．１）を通じて閾値ループ（２）に入力される。閾値抵抗（２．５）は、閾値ループ（２）に入る信号が完全に減衰することが好ましい場合に使用される。閾値抵抗（２．５）を通過する電流は減衰する。第１接合部（２．３）及び第２接合（４）は、閾値ループ（２）に入る信号が記憶されることが好ましい場合に使用される。一定間隔で信号入力部（２．１）から来る信号は、第１接合部（２．３）と第２接合部（２．４）によって閾値ループ（２）に格納される。閾値ループ（２）に格納された信号が閾値に達すると、信号出力部（２．２）を通じて出力される。出力信号の時間は、減衰ループ（３）によって調整される。減衰ループ（３）と閾値ループ（２）は、減衰閾値結合（４）を介して磁気相互作用の手段によって互いに結合される。減衰ループ（３）の結合係数を閾値ループ（２）で変更することで、出力信号の時間と閾値を調整することができる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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