用于麻醉药品注射信息的智能识别与核验系统的制作方法

1.本发明属于医学领域，涉及智能识别与核实检验，具体涉及用于麻醉药品注射信息的智能识别与核验。


背景技术：

2.目前，在手术医疗救治前，有一个术前准备阶段，术前准备阶段主要包含两部分：第一，主治医生生成患者诊断医嘱方案；第二，护士根据诊断医嘱方案至药库取药，并确认药品准确性。
3.关于术前准备阶段可以分为两种形式，其一，在普通的手术治疗前，主治医生通过pc端键入患者诊断治疗方案，并上传至医院医疗系统生成电子版诊断治疗书，护士根据电子版诊断治疗书到药库取药，并且将所取药品到药库前台核对信息的准确性；其二，在急诊、抢救的手术治疗前，主治医生通过语言口述患者诊断医嘱方案，即口头医嘱诊断治疗方案，在主治医生生成口头医嘱诊断治疗方案后，护士需复述一遍口头医嘱诊断治疗方案，再至药库取药，并将所取药物名称口述于主治医生，以确认药品准确性。
4.形式一，主治医生通过pc端键入患者诊断治疗方案，可以确认主治医生的个人信息和诊断治疗方案的准确性，但是护士根据电子版诊断治疗书到药库取药，并且将所取药品到药库前台核对信息的准确性，这一操作过程耗时、费力，并且存在护士取错药物的可能性，这不但影响整个医疗救助工作过程，而且将对患者的身体健康造成威胁。形式二，主治医生生成口头医嘱诊断治疗方案，由于急诊、抢救治疗需要医生做出快速的诊断方案，于是就存在主治医生遗漏、误判患者病史、过敏症等情况，那么诊断治疗方案的准确性不能得到保证；此外护士需复述一遍口头医嘱诊断治疗方案，再至药库取药，并确认药品准确性，这一操作过程护士需时刻铭记所需治疗药物前往药库取药，耗神、耗时、费力，并且护士取错药物的可能性将增大，同样的，这不但影响整个医疗救助工作过程，而且将对患者的身体健康造成威胁。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种用于麻醉药品注射信息的智能识别与核验系统，该麻醉药品注射信息的智能识别与核验系统，既有效的保护了药物信息的安全性和隐私性，提高了医疗用药安全性，提高了医疗工作效率，又降低了医护人员的工作压力，降低了医嘱的诊断误判率，降低了医疗事故的发生率，方便有效的对医疗救助工作的术前准备阶段进行管理与使用。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
7.一种用于麻醉药品注射信息的智能识别与核验系统，包括用于麻醉药品注射信息的智能识别子系统和用于麻醉药品注射信息的智能核验子系统；
8.所述用于麻醉药品注射信息的智能识别子系统包括处理器模块以及依次连接的数据采集模块、特征统计模块、第一融合统筹模块、第一映射激活模块、第二融合统筹模块、
第二映射激活模块，其中，第二映射激活模块的输出端分别连接信息输出模块、第一优化更新模块和第二优化更新模块，第一优化更新模块和第二优化更新模块的输出端分别连接处理器模块；处理器模块的输出端分别连接第一融合统筹模块和第二融合统筹模块的输入端。第一优化更新模块和第二优化更新模块分别用于更新处理器模块中的第一适应学习参数和第二适应学习参数；其中：
9.所述数据采集模块，用于采集注射麻醉药品的条形码图像，并将条形码图像的特征传入特征统计模块；
10.所述特征统计模块，用于统计数据采集模块传入的条形码图像特征信息，并将其送至第一融合统筹模块；
11.所述第一融合统筹模块，一方面，用于读取特征统计模块发送的图像特征信息；另一方面，用于接受处理器模块发送的图像特征适应学习参数；用于将图像特征信息和图像特征适应学习参数进行融合，并将融合后的信息送至第一映射激活模块；
12.所述第一映射激活模块，用于接受第一融合统筹模块发送的融合信息；用于根据融合信息映射出图像特征信息，并将其送至第二融合统筹模块；
13.所述第二融合统筹模块，一方面，用于读取第一映射激活模块发送的图像特征信息；另一方面，用于接受处理器模块发送的图像特征适应学习参数；用于将图像特征信息和图像特征适应学习参数进行融合，并将融合后的信息送至第二映射激活模块；
14.所述第二映射激活模块，用于接受第二融合统筹模块发送的融合信息；用于根据融合信息映射出目标图像的预测信息，并将其分别送至第一优化更新模块、第二优化更新模块和信息输出模块；
15.所述信息输出模块，用于根据最大概率下的目标图像预测信息的具体内容，给出麻醉药品信息；
16.所述第一优化更新模块、第二优化更新模块，分别用于根据第二映射激活模块发送的目标图像的预测信息和目标图像的真实信息进行对比，优化更新图像特征适应学习参数，并将优化更新后的第一适应学习参数、第二适应学习参数传入处理器模块；
17.所述处理器模块，用于接受第一优化更新模块、第一优化更新模块传入的图像特征适应学习参数，记录并保存数据；用于将第一适应学习参数、第二适应学习参数对应发送至第一融合统筹模块、第二融合统筹模块；
18.所述用于麻醉药品注射信息的智能核验子系统包括相连接的药品核实模块和医嘱检验模块；其中：
19.所述药品核实模块，用于核实实物麻醉药品信息与药物处方是否相符；
20.所述医嘱检验模块，用于检验医嘱信息与患者病史是否冲突。
21.进一步的，所述数据采集模块采用摄像头。
22.进一步的，所述特征统计模块由多个特征统计单元组成，所述特征统计单元采用特征统计电路。
23.进一步的，所述第一融合统筹模块、第二融合统筹模块由多个融合统筹单元组成，所述融合统筹单元采用融合统筹电路。
24.进一步的，所述映射激活模块由多个映射激活单元组成，映射激活单元采用映射激活电路。
25.进一步的，所述信息输出模块采用电子文本。
26.进一步的，所述第一优化更新模块、第二优化更新模块分别由多个优化更新单元组成，优化更新单元采用优化更新电路。
27.进一步的，所述处理器模块采用broadcom bcm2711为主芯片的处理器。
28.进一步的，所述药品核实模块包括电子文本和音响设备。
29.进一步的，所述医嘱检验模块包括电子文本和音响设备。
30.本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
31.(ⅰ)本发明能够实现条形码图片识别功能，在电路接通电源后，将麻醉药品条形码对准摄像头设备，即可识别麻醉药品信息。采用条形码图片识别功能，即能够高效的、便捷的、准确的检验麻醉药品，并核实麻醉药品信息，提高医疗救治工作的效率，又能够降低医护工作者的劳动强度和工作压力，降低医疗事故的发生率。
32.(ⅱ)本发明能够实现麻醉药品可行性判别功能，在识别麻醉药品条形码图片后，获取到了麻醉药品的信息，将该麻醉药品的信息和主治医生的医嘱方案中的药物处方、患者病情(病史、过敏症等)三者信息相比对。若该麻醉药品方案可行，则通过音响语音播报当前麻醉药品可以使用；否则，若麻醉药品信息与医嘱的药物处方不相符，则通过音响设备语音播报当前药品有误；若医嘱的药物处方与患者病情相冲突，则通过音响设备语音播报当前医嘱有误。麻醉药品可行性判别功能，即能确保麻醉药品的正确使用，以保证患者人身安全，又降低了医嘱的诊断误判率，降低了医疗事故的发生率，节省了人力资源。
33.(ⅲ)本发明能够实现术前工作日志记录功能，在识别到麻醉药品条形码信息，并且麻醉药品方案可行情况下，将当前麻醉药品、日期、时间信息记录在册，存入医疗工作日志。术前工作日志记录功能，既能高效、便捷的整理各个信息至工作日志，又方便后期医疗工作记录查询、归档等。
34.综上，本发明实现了用于麻醉药品注射信息的智能识别与核验，既有效的保护了药物信息的安全性和隐私性，提高了医疗用药安全性，提高了医疗工作效率，又降低了医护人员的工作压力，降低了医嘱的诊断误判率，降低了医疗事故的发生率，方便有效的对医疗救助工作的术前准备阶段进行管理与使用。
附图说明
35.图1是本发明的用于麻醉药品注射信息的智能识别与核验系统流程图。
36.图2是本发明的用于麻醉药品注射信息的智能识别子系统框图。
37.图3是本发明中的特征统计电路图。
38.图4是本发明中的融合统筹电路图。
39.图5是本发明中的映射激活电路图。
40.图6是本发明中的优化更新电路图。
41.以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。
具体实施方式
42.以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
43.实施例：
44.遵从上述技术方案，如图2所示，本实施例给出了包括处理器模块以及依次连接的数据采集模块、特征统计模块、第一融合统筹模块、第一映射激活模块、第二融合统筹模块、第二映射激活模块，其中，第二映射激活模块的输出端分别连接信息输出模块、第一优化更新模块和第二优化更新模块，第一优化更新模块和第二优化更新模块的输出端分别连接处理器模块；处理器模块的输出端分别连接第一融合统筹模块和第二融合统筹模块的输入端。第一优化更新模块和第二优化更新模块分别用于更新处理器模块中的第一适应学习参数和第二适应学习参数。
45.本实施例选取紧急抢救情形下，用于麻醉药品注射信息的智能识别与核验系统的术前治疗使用，但不仅限于紧急抢救情形下，具体操作流程如图1所示。本实施例实施一种待检查核实的注射麻醉药品，但不只包含这一种注射药品信息。现对患者胡某须紧急进行手术治疗的情形下，主治医生朱某首先对患者做出口头医嘱，口头医嘱主要内容为“患者姓名：胡某；患者年龄：53；患者体重：72kg；患者病史：支气管哮喘病、肝功能障碍；术前麻醉药品选择及参数信息：苯甲磺酸瑞马唑仑、5mg、静脉注射”。处理器内的语音识别芯片识别口头医嘱的主要内容，并记录为文本存储到内部存储器。在主治医生朱某对患者做出口头医嘱后，护士张某某复述主治医生朱某的口头医嘱，主治医生朱某确认无误后，护士张某某前往药品库获取麻醉药品。护士张某某将获取到的麻醉药品条形码对准醉药品的数据采集模块(摄像头)，麻醉药品注射信息的智能识别子系统将采集到的条形码图片进行预处理，并将处理后的条形码图像送入特征统计模块。
46.数据采集模块采用摄像头，摄像头采集到待检查核实的注射麻醉药品的条形码后将条形码的特征传入特征统计模块。
47.特征统计模块由r(r＝91)个独立的特征统计单元组成，特征统计单元采用特征统计电路(如图3所示)。特征统计电路利用特征电压信号u
x
(x＝1,2,...,r)对条形码图像的特征信号进行表征(即利用高低电平信号对条形维码里的黑白像素条进行表征)，并传入第一融合统筹模块。
48.第一融合统筹模块由s1(s1＝35)个独立的融合统筹单元组成，融合统筹单元采用融合统筹电路(如图4所示)。s1(s1＝35)个独立的融合统筹单元与r(r＝91)个独立的特征统计单元之间为全连接方式。一方面，融合统筹电路接收特征统计电路传入的特征电压信号u
x
(x＝1,2,...,r)；另一方面，融合统筹电路接收处理器模块传入的第一适应学习参数信号然后将特征电压信号和第一适应学习参数信号进行融合统筹，得到特征学习后的第一融合统筹信号并将第一融合统筹信号传入第一映射激活模块。
49.第一映射激活模块由s1(s1＝35)个独立的映射激活单元组成，映射激活单元采用映射激活电路，(如图5所示)。s1(s1＝35)个独立的融合统筹单元与s1(s1＝35)个独立的映射激活单元之间一一对应连接，映射激活电路接收融合统筹电路传入的第一融合统筹信号，对融合统筹信号进行阈值激活处理，然后将处理后的信号映射输出，得到第一映射激活信号并将第一映射激活信号传入第二融合统筹模块。
50.第二融合统筹模块由s2(s2＝13)个独立的融合统筹单元组成，融合统筹单元同样的采用融合统筹电路(如图4所示)。s1(s1＝35)个独立的映射激活单元与s2(s2＝13)个独立的融合统筹单元之间为全连接方式，一方面，融合统筹电路接收第一映射激活信号另一方面，融合统筹电路接收处理器传入的第二适应学习参数信号然后将第一映射激活信号和第二适应学习参数信号进行融合统筹，得到特征学习后的第二融合统筹信号并将第二融合统筹信号传入第二映射激活模块。
51.第二映射激活模块由s2(s2＝13)个独立的映射激活单元组成，映射激活单元同样的采用映射激活电路(如图5所示)。s2(s2＝13)个独立的融合统筹单元与s2(s2＝13)个独立的映射激活单元之间一一对应连接，映射激活电路接收第二融合统筹信号对第二融合统筹信号进行阈值激活处理，然后将处理后的信号映射输出，得到第二映射激活信号将第二映射激活信号分别传入第一优化更新模块、第二优化更新模块和信息输出模块。
52.第一优化更新模块和第二优化更新模块，仅在对条形码进行训练学习时，第二映射激活模块中的每个映射激活单元与第一优化更新模块和第二优化更新模块进行全连接接通，用于在多轮训练学习条形码的特征信号后传入最优的第一适应学习参数、第二适应学习参数至处理器模块记录，并供用于条形码的预测识别；在对条形码进行识别预测时，第二映射激活模块中的每个映射激活单元与第一优化更新模块和第二优化更新模块间的连接断开。
53.第一优化更新模块由s1*r(35*91)个独立的优化更新单元组成，优化更新单元采用优化更新电路(如图6所示)。优化更新电路接收第二映射激活模块的每个映射激活单元传入的第二映射激活信号，根据第二映射激活模块信号对处理器模块输出的第一适应学习参数信号进行优化更新为：式中，参数u
α
表示适应学习率常量，参数表示由于第一适应学习参数信号的选取不适，致使第二映射激活模块输出的第二映射激活信号与目标信号u
t,k
误差变化量。将优化更新后的第一适应学习参数信号信号传入处理器模块，处理器模块对传入的优化更新后的第一适应学习参数信号进行记录，并在下一轮训练时，将其作为当前的第一适应学习参数信号传入第一融合统筹模块。
54.第二优化更新模块由s2*s1(13*35)个独立的优化更新单元组成，优化更新单元同样的采用优化更新电路(如图6所示)。优化更新电路接收第二映射激活模块传入的第二映射激活信号，第二优化更新模块根据第二映射激活模块传入的第二映射激活信号，对处理器模块输出的第二适应学习参数信号进行优化更新为：进行优化更新为：式中，参数u
α
表示适应学习率常量，误差参数
表示由于第二适应学习参数信号的选取不适，致使第二映射激活模块输出的实际映射激活信号与目标信号u
t,k
误差变化量。将优化更新后的第二适应学习参数信号信号传入处理器模块，处理器模块对传入的优化更新后的第二适应学习参数信号进行记录，并在下一轮训练时，将其作为当前的第二适应学习参数信号传入第二融合统筹模块。
55.信息输出模块接收第二映射激活模块发来的第二映射激活信号，对第二映射激活信号进行解码，得到传入数据采集模块的条形码图像的概率预测结果，对每一轮的概率预测结果进行记录，选取最大概率下的预测结果(本实施例中为苯甲磺酸瑞马唑仑)输出至麻醉药品注射信息的智能核验子系统。
56.遵从上述技术方案，本实施例还给出了麻醉药品注射信息的智能核验子系统，如图1所示流程：一方面，该子系统接收实施例1的麻醉药品注射信息的智能识别子系统传入的麻醉药品预测结果苯甲磺酸瑞马唑仑名称，并通过该名称从实施例1中的处理器模块内部存储器保存的药物信息库调取该名称的麻醉药品禁忌(本实施例中，苯甲磺酸瑞马唑仑的禁忌事项为：对苯二氮卓类过敏者、重症肌无力、精神分裂症及严重抑郁状态的患者禁止使用)；另一方面，该子系统接收由主治医生生成的口头医嘱的电子文本。
57.首先，将获取的口头医嘱电子文本内容中的麻醉药品名称和智能识别子系统输出的预测结果中的名称进行对比，二者一致，表明护士所取麻醉药品正确无误。其次，将获取到的口头医嘱电子文本内容中的患者病史：支气管哮喘病、肝功能障碍和内部存储器调取到的麻醉药品的禁忌进行比对，二者并无冲突，表明口头医嘱的治疗方案可行。最终，智能核验子系统给出术前麻醉药品准备方案判定结果，通过音响设备播报“麻醉药品苯甲磺酸瑞马唑仑可以使用”，并且将日期、时间、口头医嘱、麻醉药品名称和参数等信息记录为日志，将日志存储至处理器内部存储器的工作日志中，本实施例的子系统工作结束。
58.本实施例中，麻醉药品注射信息的智能核验子系统还包括音响设备，音响设备用于在麻醉药品名称核对不一致时，播报药品有误；还用于在患者病史与药品禁忌冲突时，播报医嘱有误。
59.下面结合附图对上述各电路做进一步详细的说明：
60.如图3所示，特征统计单元电路包括电压源v

、0、v-，单刀三掷开关s1。根据摄像头采集到的条形码图片，针对条形码中每条单位黑像素条码，开关s1接电压信号v

，针对条形码中每条单位白像素条码特征统计电路开关s1接电压信号v-，得到特征电压信号u
x
。
61.如图4所示，融合统筹单元电路包括集成模拟乘法器m1，运算放大器a1、a2，定值电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7。乘法器m1的两个输入端接特征电压信号u
x
和处理器模块输出的适应学习参数信号uw，乘法器m1的输出端接定值电阻r1的一端；r1的另一端接运算放大器a1的同相输入端，定值电阻r2的一端接运算放大a1的反相输入端，另一端接地；定值电阻r3的一端接运算放大a1的反相输入端，另一端接运算放大a1的输出端。定值电阻r5的一端接运算放大a1的输出端，另一端接运算放大a2的同相输入端；定值电阻r6的一端接处理器模块输出的适应学习参数信号ub，另一端接运算放大a2的同相输入端；定值电阻r4的一端接地，另一端接运算放大a2的反相输入端；定值电阻r7的一端接运算放大a2的反相输入端，另一端接运算
放大a2的输出端。上述结构设计下，乘法器m1的两个输入端接特征电压信号u
x
和处理器模块输出的适应学习参数信号uw，经乘法器m1得到ku
wux
，再利用放大器a1放大1/k倍，得加权学习信号u
wux
；加权学习信号u
wux
和处理器模块输出的适应学习参数信号ub经放大器放大器a2放大的融合统筹信号uz＝u
wux
ub。
62.映射激活单元电路的结构由图5(a)、图5(b)、图5(c)所示的三部分组成。参见图5(a)电路，包括集成模拟乘法器m2、m3、m4、m4‘
、m5，运算放大器a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a
10
、a
10
‘
、a
11
、a
11
‘
、a
12
、a
12
‘
、a
13
、a
14
、a
15
、a
16
、a
17
、a
18
，定值电阻r8、r9、r
10
、r
11
、r
12
、r
13
、r
14
、r
15
、r
16
、r
17
、r
18
、r
19
、r
20
、r
21
、r
22
、r
23
、r
24
、r
25
、r
26
、r
27
、r
28
、r
28
‘
、r
29
、r
29
‘
、r
30
、r
30
‘
、r
31
、r
31
‘
、r
32
、r
32
‘
、r
33
、r
33
‘
、r
34
、r
34
‘
、r
35
、r
35
‘
、r
36
、r
36
‘
、r
37
、r
38
、r
38
、r
40
、r
41
、r
42
、r
43
、r
44
、r
45
、r
46
、r
47
、r
48
、r
49
、r
50
、r
51
、r
52
、r
53
、r
54
、r
55
、r
56
，单刀双掷开关s2，二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7，三极管t1。其中，参见图5(a)，定值电阻r8一端接输入的融合统筹信号uz，另一端接运算放大器a3的反相输入端，a3的同相输入端接地；定值电阻r9一端接运算放大器a3的反相输入端，另一端接运算放大器a3的输出端，运算放大器a3的输出端接二极管d1的阳极，二极管d1的阴极接单刀双掷开关s2。上述结构设计下，融合统筹信号uz经运算放大器a3的输出信号为-kuz，当且仅当融合统筹信号uz为负值时，二极管d1导通，单刀双掷开关s2接通端点
“‑”
，否则，单刀双掷开关s2接通端“ ”。定值电阻r
10
一端接输入的融合统筹信号uz，另一端接运算放大器a4的反相输入端；定值电阻r
11
一端接运算放大器a4的同相输入端，另一端接地；定值电阻r
12
一端接输入的融合统筹信号uz，另一端接运算放大器a5的反相输入端；定值电阻r
13
一端接a4的反相输入端，另一端接二极管d3阳极；二极管d2阴极接运算放大器a4的反相输入端，d2阳极接a4的输出端；二极管d3阴极接a4的输出端，d3阳极接定值电阻r
14
一端，定值电阻r
14
另一端接运算放大器a5的反相输入端；定值电阻r
15
一端接a5的同相输入端，另一端接地；定值电阻r
16
一端接a5的反相输入端，另一端接a5的输出端。上述结构设计下，融合统筹信号uz经过运算放大器a4、a5放大后的输出信号为|uz|。模拟乘法器m2的两个输入端分别接信号|uz|和热电压u
t
，定值电阻r
18
一端接模拟乘法器m2的输出端，另一端接运算放大器a6的同相输入端；定值电阻r
17
一端接a6的反向输入端，另一端接地；定值电阻r
19
一端接a6的反向输入端，另一端接地a6的输出端；a6的输出端接三极管t1的集电极，t1的基极和集电极相连，t1的发射极接运算放大器a7的反相输入端；定值电阻r
20
一端接a7的同向输入端，另一端接地；定值电阻r
21
一端接a7的反向输入端，另一端接a7的输出端；定值电阻r
22
一端接a7的输出端，另一端接运算放大器a8的反向输入端；定值电阻r
23
一端接a8的反向输入端，另一端接模拟乘法器m3的输出端；m3的两个输入端一端接反向饱和电压us(us是三极管t1的反向饱和电压)，一端接a8的输出端；定值电阻r
24
一端接a8的同向输入端，另一端接地；定值电阻r
26
一端接a8的输出端，另一端接运算放大器a9的同向输入端；定值电阻r
25
一端接a9的反相输入端，另一端接地；定值电阻r
27
一端接a9的反相输入端，另一端接a9的输出端。上述结构设计下，信号|uz|经过m2、a6、a7、m3、a8、a9运算后输出信号为e^(|uz|)。
63.参见图5(c)，当uz为正值时，开关s2是接通在端点“ ”，信号e^(|uz|)接定值电阻r
29
‘
一端，r
29
‘
的另一端接运算放大器a
10
‘
的同向输入端；定值电阻r
30
‘
一端接单位电压ui，另一端接a
10
‘
的同向输入端；定值电阻r
28
‘
一端接地，另一端接a
10
‘
的反向输入端；定值电阻r
31
‘
一端接a
10
‘
的反向输入端，另一端接a
10
‘
的输出端；上述结构设计下，信号e^(|uz|)经过a
10
‘
的运算放大后的输出信号为1 e^(|uz|)。信号1 e^(|uz|)作为模拟乘法器m4‘
的一个输入
端，模拟乘法器m4‘
的另一个输入端接运算放大器a
11
‘
的输出端；定值电阻r
33
‘
一端接m4‘
的输出端，另一端接a
11
‘
的反向输入端；定值电阻r
32
‘
一端接单位电压ui，另一端接a
11
‘
的反向输入端；定值电阻r
34
‘
一端接a
11
‘
的同向输入端，另一端接地；定值电阻r
35
‘
一端接a
11
‘
的输出端，另一端接运算放大器a
12
‘
的反向输入端；定值电阻r
36
‘
一端接a
12
‘
的反向输入端，另一端接a
12
‘
的输出端；a
12
‘
的同相输入端接地；上述结构设计下，信号1 e^(|uz|)经m4‘
、a
11
‘
、a
12
‘
运算放大后输出的映射激活信号为
64.参见图5(b)、图5(c)，当uz为负值时，开关s2是接通在端点
“‑”
，信号e^(|uz|)接作为模拟乘法器m4的一个输入端，模拟乘法器m4的另一个输入端接运算放大器a
10
的输出端；定值电阻r
30
一端接m4的输出端，另一端接a
10
的反向输入端；定值电阻r
28
一端接单位电压ui，另一端接a
10
的反向输入端；定值电阻r
29
一端接地，另一端接a
10
的同向输入端；定值电阻r
31
一端接a
10
的输出端，另一端接运算放大器a
11
的同向输入端；定值电阻r
32
一端接地，另一端接运算放大器a
11
的反向输入端；定值电阻r
33
一端接a
11
的反向输入端，另一端接运算放大器a
11
的输出端；上述结构设计下，信号e^(|uz|)经m4、a
10
、a
11
的运算放大后输出的信号为-e^(-|uz|)。定值电阻r
34
一端接信号-e^(-|uz|)，另一端接运算放大器a
12
的反向输入端；定值电阻r
35
一端接地，另一端接a
12
的同向输入端；定值电阻r
36
一端接信号-e^(-|uz|)，另一端接运算放大器a
13
的反向输入端；定值电阻r
37
一端接a
12
的反向输入端，另一端接二极管d5的阳极；二极管d4的阴极接a
12
的反向输入端，d4的阳极接a
12
的输出端；二极管d5的阴极接a
12
的输出端，d5的阳极接定值电阻r
37
的一端，定值电阻r
37
的另一端运算放大器a
13
的反向输入端；定值电阻r
38
一端接a
13
的同向输入端，另一端接地；定值电阻r
39
一端接a
13
的反向输入端，另一端接a
13
的输出端；上述结构设计下，信号-e^(-|uz|)经a
12
、a
13
的运算放大后输出的信号为e^(-|uz|)。定值电阻r
41
一端接信号e^(-|uz|)，另一端接运算放大器a
14
的同向输入端；定值电阻r
42
一端接单位电压ui，另一端接a
14
的同向输入端；定值电阻r
40
一端接地，另一端接a
14
的反向输入端；定值电阻r
43
一端接a
14
的反向输入端，另一端接a
14
的输出端；模拟乘法器m5的两个输入端分别接运算放大器a
14
、a
15
的输出端；定值电阻r
45
一端接m5的输出端，另一端接a
15
的反向输入端；定值电阻r
46
一端接单位电压ui，另一端接a
15
的反向输入端；定值电阻r
44
一端接地，另一端接a
15
的同向输入端；上述结构设计下，信号e^(-|uz|)经a
14
、m5、a
15
的运算放大后输出的信号为参见图5(c)，定值电阻r
47
一端接信号另一端接运算放大器a
16
的反向输入端；定值电阻r
48
一端接地，另一端接a
16
的同向输入端；定值电阻r
49
一端接信号另一端接运算放大器a
17
的反向输入端；定值电阻r
50
一端接a
16
的反向输入端，另一端接二极管d7的阳极，二极管d7的阴极接a
16
的输出端；二极管d6的阳极接a
16
的输出端，d6的阴极接a
16
的反向输入端；定值电阻r
51
一端接二极管d7的阳极，另一端接运算放大器a
17
的反向输入端；定值电阻r
52
一端接地，另一端接a
17
的同向输入端；定值电阻r
53
一端接a
17
的反向输入端，另一端接a
17
的输出端；定值电阻r
55
一端接a
17
的输出端，另一端接运算放大器a
18
的同向输入端；定值电阻r
54
一端接地，另一端接a
18
的反向输入端；定值电阻r
56
一端接a
18
的反向输入端，另一端接a
18
的输出端；上述结构设计下，信号
经a
16
、a
17
、a
18
的运算放大后输出的映射激活信号为
65.如图6所示，优化更新单元电路包括集成模拟乘法器m6、m7、m8、m8‘
、m9，运算放大器a
19
、a
20
、a
21
、a
22
、a
23
、a
23
‘
、a
24
、a
24
‘
、a
25
，定值电阻r
57
、r
58
、r
59
、r
60
、r
61
、r
62
、r
63
、r
64
、r
65
、r
66
、r
67
、r
68
、r
69
、r
70
、r
71
、r
71
‘
、r
72
、r
72
‘
、r
73
、r
73
‘
、r
74
、r
74
‘
、r
75
、r
75
‘
、r
76
、r
76
‘
、r
77
、r
77
‘
、r
78
、r
79
、r
80
。其中，定值电阻r
57
一端接输入的目标信号u
t
，另一端接运算放大器a
19
的反相输入端；定值电阻r
58
一端接映射激活单元输入的映射激活信号uy，另一端接a
19
的同相输入端；定值电阻r
59
一端接地，另一端接a
19
的同相输入端；定值电阻r
60
一端接a
19
的反相输入端，另一端接a
19
的输出端；模拟乘法器m6的两个输入端一个接a
19
的输出端，一个接映射激活信号uy；定值电阻r
62
一端接m6的输出端，另一端接a
20
的同相输入端；定值电阻r
61
一端接地，另一端接a
20
的反相输入端；定值电阻r
63
一端接a
20
的反相输入端，另一端接a
20
的输出端；上述结构设计下，映射激活信号uy和目标信号u
t
经a
19
、m6、a
20
的运算放大后输出的信号为(u
y-u
t
)uy。定值电阻r
64
一端接输入的映射激活信号uy，另一端接a
21
的反相输入端；定值电阻r
65
一端接地，另一端接a
21
的同相输入端；定值电阻r
66
一端接单位电压ui，另一端接a
21
的同相输入端；定值电阻r
67
一端接a
21
的反相输入端，另一端接a
21
的输出端；上述结构设计下，映射激活信号uy经a
21
的运算放大后输出的信号为1-uy。模拟乘法器m7的两个输入端一个接输入信号(u
y-u
t
)uy，一个接输入信1-uy；定值电阻r
69
一端接m7的输出端，另一端接运算放大器a
22
的同相输入端；定值电阻r
68
一端接地，另一端接a
22
的反相输入端；定值电阻r
70
一端接a
22
的反相输入端，另一端接a
22
的输出端；上述结构设计下，信号(u
y-u
t
)uy和信号1-uy经m7、a
22
的运算放大后输出的误差信号为u
δ
＝uy(u
y-u
t
)(1-uy)。模拟乘法器m8的两个输入端一个接误差信号u
δ
＝uy(u
y-u
t
)(1-uy)，一个接特征电压信号u
x
；定值电阻r
72
一端接m8的输出端，另一端接运算放大器a
23
的同相输入端；定值电阻r
71
一端接地，另一端接a
23
的反相输入端；定值电阻r
73
一端接a
23
的反相输入端，另一端接a
23
的输出端；上述结构设计下，误差信号u
δ
＝uy(u
y-u
t
)(1-uy)和特征电压信号u
x
经m8、a
23
的运算放大后输出的信号为u
δux
。模拟乘法器m9的两个输入端一个接信号u
δux
，一个接处理器模块输出的适应学习率信号u
α
；定值电阻r
75
一端接运算放大器a
24
的同相输入端，另一端接m9的输出端；定值电阻r
74
一端接地，另一端接a
24
的反相输入端；定值电阻r
76
一端接a
24
的反相输入端，另一端接a
24
的输出端；上述结构设计下，信号u
δux
和适应学习率信号u
α
经m9、a
24
的运算放大后输出的信号为u
αuδux
。定值电阻r
77
一端接信号u
αuδux
，另一端接运算放大器a
25
的反相输入端；定值电阻r
78
一端接处理器模块输出的适应学习参数信号uw，另一端接a
25
的同相输入端；定值电阻r
79
一端接地，另一端接a
25
的同相输入端；定值电阻r
80
一端接a
25
的反相输入端，另一端接a
25
的输出端；上述结构设计下，信号u
αuδux
和适应学习参数信号uw经a
25
的运算放大后输出的更新后的适应学习参数信号为u
′w＝u
w-u
αuδux
。模拟乘法器m8‘
的两个输入端一个接误差信号u
δ
＝uy(u
y-u
t
)(1-uy)，一个接适应学习率信号u
α
；定值电阻r
72
‘
一端接m8‘
的输出端，另一端接运算放大器a
23
‘
的同相输入端；定值电阻r
71
‘
一端接地，另一端接a
23
‘
的反相输入端；定值电阻r
73
‘
一端接反相输入端，另一端接a
23
‘
的输出端；上述结构设计下，误差信号u
δ
＝uy(u
y-u
t
)(1-uy)和适应学习率信号u
α
经m8‘
、a
23
‘
的运算放大后输出的信号为u
αuδ
。定值电阻r
74
‘
一端接信号u
αuδ
，另一端接运算放大器a
24
‘
的反相输入端；定值电阻r
75
‘
一端接适应学习参数信号ub，另一端接a
24
‘
的同相输入端；定值电阻r
76
‘
一端接地，另一端接a
24
‘
的同相输入端；定值电阻r
76
‘
一端接a
24
‘
的反相输入端，另一端接a24
‘
的输出端；上述结构设计下，信号为u
αuδ
和适应学习参数信号ub经a
24
‘
的运算放大后输出的更新后的适应学习参数信号为ub′
＝u
b-u
αuδ
。