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JP2966076B2 - Learning device self-learning method - Google Patents
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JP2966076B2 - Learning device self-learning method - Google Patents

Learning device self-learning method

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JP2966076B2
JP2966076B2 JP2262327A JP26232790A JP2966076B2 JP 2966076 B2 JP2966076 B2 JP 2966076B2 JP 2262327 A JP2262327 A JP 2262327A JP 26232790 A JP26232790 A JP 26232790A JP 2966076 B2 JP2966076 B2 JP 2966076B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [目次] 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第10図〜第13図) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(第1図) 作用(第1図) 実施例 (a)本発明の一実施例 イ.全体的構成(第2図、第3図) ロ.全体的動作(第2図、第3図) ハ.評価値の決定法(第4図) ニ.学習結果(第5図〜第9図) (b)本発明の他の実施例 発明の効果 [概要] 学習装置の行動に対して外部から与えられる評価に基
づいて教師パターンを作成し、該教師パターンに基づい
て学習する学習装置の自己学習方法に関し、 外部からの評価に対するインタフェースを持ち、学習
装置の応用分野に応じてその都度自己評価基準を作成し
て取替える必要がない学習装置の学習方法を提供するこ
と、及び簡単な方法で学習装置の行動に対して外部評価
ができ、しかも適当な時間間隔で外部評価ができる学習
装置の自己学習方法を提供すること、並びに過去の行動
を教師パターンとして用いることができ、しかも適度の
数の教師パターンの選択が可能な学習装置の学習方法を
提供することを目的とし、 学習装置の行動に対して外部から外部評価が与えられ
た時、該外部評価に基づいて過去の行動に対し、過去に
遡るほど絶対値が小さくなるように第1の評価値を演算
して与えると共に、1ステップ前における過去の各行動
の総合評価値を所定忘却率により弱めて第2の評価値を
演算し、前記外部評価に対する第1の評価値と所定忘却
率により弱められた第2の評価値との和を現時点におけ
る過去の行動の総合評価値として各行動に対して求め、
総合評価値が設定値以上の行動をそれぞれ教師パターン
として選定し、該教師パターンに基づいて学習し、学習
後の学習装置の行動に対し、前記教師パターン生成処理
及び学習処理を実行するように構成する。
Detailed Description of the Invention [Table of Contents] Overview Industrial application field Conventional technology (FIGS. 10 to 13) Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems (FIG. 1) 1) Embodiment (a) One embodiment of the present invention a. Overall configuration (FIGS. 2 and 3) b. Overall operation (FIGS. 2 and 3) c. Determination of evaluation value (Fig. 4) d. Learning results (FIGS. 5 to 9) (b) Another embodiment of the present invention [Summary] A teacher pattern is created based on an external evaluation of the behavior of the learning device, Regarding the self-learning method of the learning device that learns based on patterns, there is an interface for external evaluation, and there is no need to create and replace self-evaluation criteria each time according to the application field of the learning device. To provide a self-learning method of a learning device that can externally evaluate the behavior of the learning device in a simple manner and that can perform external evaluation at appropriate time intervals, and to use past behavior as a teacher pattern. The purpose of the present invention is to provide a learning method of a learning device which can be used and can select an appropriate number of teacher patterns. When a value is given, a first evaluation value is calculated and given to a past action based on the external evaluation so that the absolute value becomes smaller as going back to the past. The second evaluation value is calculated by weakening the overall evaluation value of the second evaluation value by the predetermined forgetting rate, and the sum of the first evaluation value for the external evaluation and the second evaluation value weakened by the predetermined forgetting rate is calculated in the past in the present. For each action as a comprehensive evaluation value of the action,
A configuration in which an action whose overall evaluation value is equal to or greater than a set value is selected as a teacher pattern, learning is performed based on the teacher pattern, and the teacher pattern generation processing and the learning processing are performed on the behavior of the learning device after learning. I do.

[産業上の利用分野] 本発明はニューラル・ネットワーク等の学習装置にお
ける自己学習方法に係わり、特に学習装置の行動に対し
て外部から与えられる評価に基づいて教師パターンを作
成し、該教師パターンに基づいて学習する学習装置の自
己学習方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-learning method in a learning device such as a neural network. In particular, the present invention creates a teacher pattern based on an externally-applied evaluation of the behavior of the learning device. The present invention relates to a self-learning method of a learning device that learns based on a self learning.

近年、ニューラル・ネットワーク等で構成された学習
装置は、アルファベット認識や画像認識等のパターン認
識、適応フィルタ、ロボット等の各種制御に応用される
ようになっている。かかる学習装置は教師データを用い
て学習を行い、学習結果に基づいて入力信号に対して所
望の結果を出力するようになっている。
2. Description of the Related Art In recent years, learning devices configured with neural networks and the like have been applied to various controls such as pattern recognition such as alphabet recognition and image recognition, adaptive filters, and robots. Such a learning device performs learning using teacher data, and outputs a desired result to an input signal based on the learning result.

しかしながら、教師データを必要とする学習方法で
は、人間の手で教師データを作成するのが困難、又は不
可能な場合が多く、自動的に外部環境に適応した学習を
行える学習方法が望まれるようになっている。
However, in a learning method that requires teacher data, it is often difficult or impossible to create teacher data by hand, and a learning method that can automatically perform learning adapted to an external environment is desired. It has become.

[従来の技術] ニューラル・ネットワーク等で構成された学習装置
は、ある入力パターン(入力データ)に対して正しい出
力パターン(出力データ)を出力できるようにするため
に、教師パターンを用いた学習が行われる。すなわち、
ある入力パターンに対して正しい出力パターンを出力で
きるように、予め用意した教師パターンを用いてバック
プロパゲーション法(BP法)によって、ニューラル・ネ
ットワーク内の重みの決定がなされる。
[Prior Art] A learning device composed of a neural network or the like performs learning using a teacher pattern in order to output a correct output pattern (output data) for a certain input pattern (input data). Done. That is,
Weights in the neural network are determined by a back propagation method (BP method) using a teacher pattern prepared in advance so that a correct output pattern can be output for a certain input pattern.

かかる教師パターンは、従来、人間が予め用意するも
のであった。しかし、学習装置の実際のアプリケーショ
ンに応じて、その都度教師パターンを作成しなければな
らず、しかもアプリケーションよっては、教師パターン
として時系列パターンが必要になったり、教師パターン
自体が変化するパターンが必要になったり、予測不可能
な状態に対するパターンが必要なったりして、教師パタ
ーンの種類や数が多くなり、これらを全て予め用意して
おくことは困難であり、しかも作成に非常に長い時間が
かかる問題があった。
Conventionally, such a teacher pattern has been prepared by a human in advance. However, a teacher pattern must be created each time according to the actual application of the learning device, and depending on the application, a time-series pattern is required as the teacher pattern or a pattern in which the teacher pattern itself changes is required. And the need for patterns for unpredictable states increases the types and number of teacher patterns, making it difficult to prepare all of them in advance, and creating a very long time. There was such a problem.

このため、本願出願人は学習装置の出力結果(行動)
を学習装置内に保持している自己評価基準に従って評価
し、評価が高い時の入力パターンに対する出力パターン
の対応(入出力パターン)を教師パターンとして取り込
み、該教師パターンを用いて自己学習する方法を特願平
1−244409号(出願日:平成1年9月20日、発明の名
称:学習装置のための自己学習処理方式)として提案し
ている。
For this reason, the applicant of the present application has set the output result (action) of the learning device.
Is evaluated in accordance with a self-evaluation criterion held in the learning device, the correspondence of the output pattern to the input pattern when the evaluation is high (input / output pattern) is taken in as a teacher pattern, and self-learning is performed using the teacher pattern. Japanese Patent Application No. Hei 1-244409 (filing date: September 20, 1999, title of invention: self-learning processing method for learning device).

第10図はかかる出願済みの自己学習方式に係わる学習
装置の構成図であり、21はセンサ(例えばロボットの視
覚センサ)により検出された信号(外部情報)Saを後段
で処理可能な形式の入力パターン(一般には複数ビット
の情報)Sbに変換する入力部、22はニューラル・ネット
ワークである処理部であり、教師パターンTPNに基づい
てBP法により学習し、学習結果に基づいて入力パターン
Sbに対して所定の出力データScを出力する。23は教師パ
ターンを試行錯誤的に発見する目的でノイズSdを発生し
て処理部22の出力データScに付加するノイズ発生部、2
3′は加算器、24は加算器出力(出力パターン)Seに基
づいて図示しないモータ等を駆動して制御対象(例えば
ロボット)を移動させる出力部、25は入出力パターン対
応部である。この入出力パターン対応部25は、入力パタ
ーンSbとそれに対応する出力パターンSeをペアにして、
入出力パターンSfを作成、出力する。26は評価部であ
り、直前の入出力パターンと現入出力パターンを比較
し、内蔵の自己評価基準に従って該直前の入出力パター
ンを教師パターンとして取り込むか否かを示す評価信号
(良または否)を出力する。27は教師パターンテーブル
部であり、評価部26から「良」の評価信号が出力された
時、直前の入出力パターンを教師パターンとして取り込
んで記憶する。
FIG. 10 is a block diagram of a learning device according to the self-learning method of the present application, and 21 is an input in a format capable of processing a signal (external information) Sa detected by a sensor (for example, a visual sensor of a robot) at a subsequent stage. An input unit for converting into a pattern (generally information of a plurality of bits) Sb, a processing unit 22 which is a neural network, learns by a BP method based on a teacher pattern TPN, and inputs an input pattern based on a learning result
It outputs predetermined output data Sc to Sb. Reference numeral 23 denotes a noise generation unit that generates noise Sd and adds it to the output data Sc of the processing unit 22 for the purpose of discovering the teacher pattern by trial and error.
3 'is an adder, 24 is an output unit for moving a control target (for example, a robot) by driving a motor (not shown) based on the adder output (output pattern) Se, and 25 is an input / output pattern corresponding unit. This input / output pattern corresponding unit 25 pairs the input pattern Sb and the corresponding output pattern Se,
Create and output the input / output pattern Sf. 26 is an evaluation unit which compares the immediately preceding input / output pattern with the current input / output pattern and evaluates whether or not the immediately preceding input / output pattern is taken in as a teacher pattern according to a built-in self-evaluation criterion (good or bad). Is output. Reference numeral 27 denotes a teacher pattern table unit which, when an evaluation signal of "good" is output from the evaluation unit 26, fetches and stores the immediately preceding input / output pattern as a teacher pattern.

評価部26は、第11図に示すように、直前の入出力パタ
ーンSf′を記憶する短期記憶部31と、現入出力パターン
Sfと直前の入出力パターンSf′から評価の対象となる情
報を抽出して評価入力パターンSgを出力する評価入部32
と、予め用意されている自己評価基準に従って評価入力
パターンSgを評価し、評価結果に基づいて評価信号Shを
出力する自己評価部33と、評価信号Shが「良」の場合、
直前の入出力パターンSf′を教師パターンとして教師パ
ターンテーブル部27に蓄える評価出力部34を有してい
る。
As shown in FIG. 11, the evaluation unit 26 includes a short-term storage unit 31 that stores the immediately preceding input / output pattern Sf ′, and a current input / output pattern Sf ′.
An evaluation input unit 32 for extracting information to be evaluated from Sf and the immediately preceding input / output pattern Sf ′ and outputting an evaluation input pattern Sg
And, a self-evaluation unit 33 that evaluates the evaluation input pattern Sg according to a self-evaluation criterion prepared in advance, and outputs an evaluation signal Sh based on the evaluation result, and when the evaluation signal Sh is “good”,
An evaluation output unit 34 stores the immediately preceding input / output pattern Sf 'as a teacher pattern in the teacher pattern table unit 27.

かかる学習装置において、教師パターン作成の起動が
かかると、入力部21は外部情報Saを入力パターンSbに変
換して処理部22に入力する。処理部22は未学習状態でニ
ューラル・ネットワークの処理を行い、加算器23′は処
理結果Scにノイズ発生部23から発生するノイズSdを加算
して出力パターンSeとし、出力部24を介して学習装置の
外部に出力する。これと並行して、装置内部では入力パ
ターンSbと加算器23′から出力される出力パターンSeと
が入出力パターン対応部25によって対応付けられて入出
力パターンSfとして評価部26に入力される。
In such a learning device, when activation of teacher pattern creation is started, the input unit 21 converts the external information Sa into the input pattern Sb and inputs it to the processing unit 22. The processing unit 22 performs the processing of the neural network in an unlearned state, and the adder 23 ′ adds the noise Sd generated from the noise generation unit 23 to the processing result Sc to form an output pattern Se, which is learned via the output unit 24. Output to the outside of the device. In parallel with this, inside the device, the input pattern Sb and the output pattern Se output from the adder 23 'are associated by the input / output pattern correspondence unit 25 and input to the evaluation unit 26 as the input / output pattern Sf.

以上の動作が時刻tにおいて行われたものとすると、
外部出力によって外部の環境が変わり、時刻(t+1)
においては新しい外部情報が入力部21に与えられる。こ
の結果、時刻(t+1)において、時刻tにおけると同
様に入出力パターンが入出力パターン対応部25から評価
部26に与えられる。
Assuming that the above operation is performed at time t,
The external environment changes according to the external output, and the time (t + 1)
In, new external information is provided to the input unit 21. As a result, at time (t + 1), the input / output pattern is provided from the input / output pattern corresponding unit 25 to the evaluation unit 26 in the same manner as at time t.

一方、時刻tにおける入出力パターンSf′は短期記憶
部31に一時記憶されており、時刻(t+1)における入
出力パターンSfと短期記憶部31の出力、すなわち時刻t
における入出力パターンSf′とが評価入部32に入力さ
れ、評価入部32から時刻tにおける入出力パターンSf′
と時刻(t+1)における入力パターンSbとを含む評価
入力パターンSgが自己評価部33に与えられる。自己評価
部33は入力された評価入力パターンSgを自己評価基準に
従って評価し、良又は否を示す評価信号Shを評価出力部
34に出力し、評価出力部34は評価信号Shが良であれば、
時刻tにおける入出力パターンSf′を教師パターンとし
て教師パターンテーブル部27に入力して記憶させる。
On the other hand, the input / output pattern Sf 'at time t is temporarily stored in the short-term storage unit 31, and the input / output pattern Sf at time (t + 1) and the output of the short-term storage unit 31, that is, at time t
Is input to the evaluation input unit 32, and the input / output pattern Sf 'at time t is input from the evaluation input unit 32.
The evaluation input pattern Sg including the input pattern Sb at time (t + 1) and the input pattern Sb is provided to the self-evaluation unit 33. The self-evaluation unit 33 evaluates the input evaluation input pattern Sg according to a self-evaluation criterion, and outputs an evaluation signal Sh indicating good or bad to an evaluation output unit.
The evaluation output section 34 outputs the evaluation signal Sh if it is good.
The input / output pattern Sf 'at time t is input to the teacher pattern table unit 27 as a teacher pattern and stored.

例えば、11個の視覚センサEYS(第12図(a)参照)
を備えたロボットによりターゲットを視覚的に捕らえて
捕獲する場合を考えると、第12図(a)はターゲットを
捕らえていない状態、第12図(b)は2つの視覚センサ
E1,E2がターゲットの右端部を捕らえている場合、第12
図(c)は視覚センサE10,E11がターゲットの左端部を
捕らえている場合、第12図(d)はターゲットの全体を
捕らえている場合である。そして、第13図に示すよう
に、時刻t,(t+1)において入力パターンがそれぞれ 10000000000 11100000000 とすれば、時刻tにおける出力パターン(モータの指令
回転角度)θtによりロボットはターゲットをよりよく
捕らえる方向に回転したことになるから、時刻tにおけ
る入出力パターンには良評価を与え、教師パターンとし
て取り込む。しかし、時刻(t+2)における入力パタ
ーンは 00000000000 となり、(t+1)における出力パターンθt+1によ
り、それまでターゲットを捕らえていたのが捕らえられ
なくなったから、悪い評価を与え、教師パターンとして
取り込まない。
For example, 11 visual sensors EYS (see Fig. 12 (a))
12 (a) shows a state in which the target is not captured, and FIG. 12 (b) shows two visual sensors.
If E1 and E2 are capturing the right edge of the target,
FIG. 12C shows a case where the visual sensors E10 and E11 capture the left end of the target, and FIG. 12D shows a case where the entirety of the target is captured. Then, as shown in FIG. 13, if the input patterns at time t and (t + 1) are 10000000000 and 11100000000, respectively, the robot moves in the direction of better capturing the target by the output pattern (command rotation angle of the motor) θt at time t. Since the rotation has been completed, the input / output pattern at the time t is given a good evaluation and is taken in as a teacher pattern. However, the input pattern at the time (t + 2) becomes 00000000000, and the output pattern θt + 1 at the time (t + 1) no longer catches the target until then, so a bad evaluation is given and the target pattern is not taken in.

以後、上記処理を所定時間繰り返して多数の教師パタ
ーンを生成すれば、該教師パターンを用いてBP法により
処理部22は1回目の学習を行う。学習後、上記教師パタ
ーンの生成処理と、生成された教師パターンに基づく学
習を繰返し、誤差が許容範囲になった時、あるいは所定
時間経過した時学習を終了し、学習装置を実際の応用に
適用する。
Thereafter, if a large number of teacher patterns are generated by repeating the above processing for a predetermined time, the processing unit 22 performs the first learning by the BP method using the teacher patterns. After learning, the above-described process of generating the teacher pattern and learning based on the generated teacher pattern are repeated, and when the error is within an allowable range or when a predetermined time has elapsed, the learning is terminated, and the learning device is applied to an actual application. I do.

[発明が解決しようとする課題] 以上のように、上記出願済みの学習方法では、自動的
に教師パターンを作成できる利点がある。しかし、かか
る学習方法では、外部からの評価を受け取るインタフェ
ースを持たないため、自己評価基準を予め一定のものと
して装置に組み込んでおく必要がある。このため、学習
装置を様々な分野で応用する場合には応用分野ごとに自
己評価基準を作成して取替えなければならず、柔軟性に
欠ける問題があった。
[Problem to be Solved by the Invention] As described above, the learning method of the present invention has an advantage that a teacher pattern can be automatically created. However, since such a learning method does not have an interface for receiving an external evaluation, it is necessary to incorporate a self-evaluation criterion in the apparatus as a fixed one in advance. For this reason, when the learning device is applied in various fields, it is necessary to create and replace self-evaluation criteria for each application field, and there is a problem of lack of flexibility.

従って、本発明の第1の目的は、外部からの評価に対
応するインタフェースを持ち、学習装置の行動に対する
外部からの評価に従って教師パターンを作成し、直ちに
該教師パターンに基づいて自己学習し、自己学習後の学
習装置の行動に対して上記処理を繰り返すリアルタイム
の自己学習方法を提供することである。
Therefore, a first object of the present invention is to provide an interface corresponding to an external evaluation, create a teacher pattern according to the external evaluation of the behavior of the learning device, immediately self-learn based on the teacher pattern, and An object of the present invention is to provide a real-time self-learning method that repeats the above processing for the behavior of a learning device after learning.

本発明の第2の目的は、外部からの評価に対するイン
タフェースを持ち、学習装置の応用分野に応じてその都
度自己評価基準を作成して取替える必要がない学習装置
の学習方法を提供することである。
A second object of the present invention is to provide a learning method of a learning device which has an interface for external evaluation and does not need to create and replace a self-evaluation criterion each time according to the application field of the learning device. .

ところで、外部評価に対するインタフェースを備えた
学習装置の学習方法において、外部評価は例えば人間が
学習装置の行動を観察しながら評価することになら。こ
のため、学習装置の全行動を1つ1つ、しかも数段階の
レベルできめ細かく評価するとなると大変な作業とな
る。
By the way, in the learning method of the learning device provided with an interface for the external evaluation, the external evaluation is, for example, a human evaluation while observing the behavior of the learning device. For this reason, it is a serious task if all actions of the learning device are evaluated one by one and at several levels.

又、行動と同時にリアルタイムで学習する学習方法で
は過去の行動を教師パターンとして用いる必要がある
が、BP法を含めニューラル・ネットワークの学習では、
新しい教師パターンを学習すると過去の教師パターンは
再生不可能となってしまい問題である。このため、単純
に考えれば、学習装置が成長するまで過去の行動を繰返
し教師パターンとして提示すれば良いが、これではあま
りにも教師パターンが多くなりすぎ、学習に時間がかか
てしまい、リアルタイムの学習には不向きである。
Also, in the learning method that learns in real time simultaneously with the action, it is necessary to use past actions as a teacher pattern, but in learning of neural networks including the BP method,
When learning a new teacher pattern, the past teacher pattern cannot be reproduced, which is a problem. For this reason, if it is simply considered, it is sufficient to repeatedly present past behaviors as a teacher pattern until the learning device grows. However, this would lead to too many teacher patterns, which would take a long time to learn, and would require real-time learning. Not suitable for learning.

以上から、本発明の第3の目的は、簡単な方法で学習
装置の行動に対して外部評価ができ、しかも適当な時間
間隔で外部評価ができる学習装置の自己学習方法を提供
することである。
In view of the above, a third object of the present invention is to provide a self-learning method of a learning device that can externally evaluate the behavior of the learning device by a simple method and can perform external evaluation at appropriate time intervals. .

本発明の第4の目的は、外部評価を良・悪の2種類の
信号で簡単に行うことができる学習装置の自己学習方法
を提供することである。
A fourth object of the present invention is to provide a self-learning method of a learning device that can easily perform external evaluation with two kinds of signals of good and bad.

本発明の第5の目的は、過去の行動を教師パターンと
して用いることができ、しかも適度の数の教師パターン
の選択が可能な学習装置の学習方法を提供することであ
る。
A fifth object of the present invention is to provide a learning method of a learning device that can use past actions as a teacher pattern and can select an appropriate number of teacher patterns.

本発明の第6の目的は、外部評価を過去の行動に反映
すると共に、該評価値を過去にゆくほど小さくし、また
過去の行動の評価を時間の経過に応じて減衰させること
により、過去の行動の適度な数を教師パターンにできる
学習装置の学習方法を提供することである。
A sixth object of the present invention is to reflect the external evaluation on past actions, reduce the evaluation value as it goes to the past, and attenuate the evaluation of past actions with the passage of time. It is an object of the present invention to provide a learning method of a learning device that can set a moderate number of actions of a teacher as a teacher pattern.

本発明の第7の目的は、学習を終了する条件を評価が
高いほど厳しくできる、すなわち最大許容誤差を小さく
できる学習装置の学習方法を提供することである。
A seventh object of the present invention is to provide a learning method of a learning device that can make the condition for terminating the learning stricter as the evaluation is higher, that is, can reduce the maximum allowable error.

[課題を解決するための手段] 第1図は本発明の原理説明図である。[Means for Solving the Problems] FIG. 1 is an explanatory view of the principle of the present invention.

3はニューラル・ネットワーク等の処理部、8は学習
装置の行動に対して「良い」、「悪い」の外部評価を入
力する外部評価入力部、9は外部評価に基づいて学習装
置の各ステップにおける行動の評価を行って教師パター
ンを作成する教師パターン作成部である。教師パターン
作成部9において、11は学習装置の行動を入力パターン
と出力パターンのペアで表現する入出力パターン対応
部、12は現ステップ(第sステップ)と1つ前の第(s
−1)ステップにおける過去の各行動に対する総合評価
値を記憶する評価記憶部、13は外部評価に基づいて各行
動に対し、過去に遡るほど絶対値が小さくなるように評
価値を演算して付与する外部評価変換部、14は現ステッ
プより1ステップ前における過去の各行動の総合評価値
を所定忘却率により弱める忘却処理部、15は各行動に対
し、外部評価に対する第1の評価値A(s,p)と所定忘
却率により弱められた第2の評価値B(s,p)との和を
過去の行動の総合評価値R(s,p)として求め、評価記
憶部12に記憶する演算部、16は総合評価値が設定値以上
の過去の行動をそれぞれ教師パターンとして選定する教
師パターン決定部、18は各教師パターンを収束条件(最
大許容誤差)と共に記憶する教師パターン記憶部であ
る。
3 is a processing unit such as a neural network, 8 is an external evaluation input unit for inputting external evaluations of “good” and “bad” with respect to the behavior of the learning device, and 9 is each step of the learning device based on the external evaluation. It is a teacher pattern creation unit that creates a teacher pattern by evaluating an action. In the teacher pattern creating unit 9, reference numeral 11 denotes an input / output pattern corresponding unit that expresses the behavior of the learning device as a pair of an input pattern and an output pattern, and 12 denotes a current step (s-th step) and a previous (s-th) step.
-1) An evaluation storage unit that stores an overall evaluation value for each past action in the step, and calculates and assigns an evaluation value to each action based on an external evaluation so that the absolute value becomes smaller as going back to the past. An external evaluation conversion unit 14 performs a forgetting processing unit that weakens the overall evaluation value of each past action one step before the current step by a predetermined forgetting rate, and 15 performs a first evaluation value A ( s, p) and the second evaluation value B (s, p) weakened by the predetermined forgetting rate are obtained as the total evaluation value R (s, p) of the past action, and stored in the evaluation storage unit 12. An operation unit 16 is a teacher pattern determination unit that selects past actions whose overall evaluation value is equal to or greater than a set value as a teacher pattern, and 18 is a teacher pattern storage unit that stores each teacher pattern together with a convergence condition (maximum allowable error). .

[作用] 学習装置の行動に対して外部評価入力部8から外部評
価値Cが与えられた時、外部評価変換部13は外部評価値
C(良い場合は+1,悪い場合は−1)に基づいて過去の
各行動に対し、過去に遡るほど絶対値が小さくなるよう
に評価値を演算する。又、忘却処理部14は1ステップ前
における過去の各行動の総合評価値R(s−1,p)を所
定忘却率により弱め、加算器15は外部評価に対する第1
の評価値A(s,p)と所定忘却率により弱められた第2
の評価値B(s,p)との和を現時点における過去の行動
の総合評価値R(s,p)として過去の各行動に対して求
め、評価記憶部12に記憶する。ついで、教師パターン決
定部16は総合評価値R(s,p)が設定値以上の過去の行
動をそれぞれ教師パターンとして選択し、教師パターン
記憶部18に記憶すれば、教師パターンの生成処理が完了
する。
[Operation] When an external evaluation value C is given from the external evaluation input unit 8 to the behavior of the learning device, the external evaluation conversion unit 13 is based on the external evaluation value C (+1 for good and -1 for bad). For each action in the past, the evaluation value is calculated so that the absolute value becomes smaller as going back to the past. Also, the forgetting processing unit 14 weakens the total evaluation value R (s−1, p) of each past action one step before by a predetermined forgetting rate, and the adder 15 performs the first evaluation on the external evaluation.
Value A (s, p) and the second weakened by the predetermined forgetting rate
Of the past behavior at the present time is calculated as the total evaluation value R (s, p) of the past behavior for each past behavior and stored in the evaluation storage unit 12. Then, the teacher pattern determination unit 16 selects past actions whose overall evaluation value R (s, p) is equal to or greater than the set value as a teacher pattern and stores them in the teacher pattern storage unit 18, and the teacher pattern generation processing is completed. I do.

以後、ニューラル・ネットワークの処理部3は、教師
パターンTPNに基づいてBP法により学習を行う。そし
て、学習後の学習装置に次のステップの行動を起こさ
せ、該学習装置の行動に対して前記教師パターン生成処
理及び学習を実行させ、各教師パターンに対する出力誤
差が最大許容誤差以下になった時、学習を終了する。
Thereafter, the processing unit 3 of the neural network performs learning by the BP method based on the teacher pattern TPN. Then, the learning device after the learning is caused to perform the action of the next step, and the learning pattern is subjected to the teacher pattern generation processing and the learning, and the output error for each teacher pattern is equal to or less than the maximum allowable error. At this time, the learning ends.

以上から、本発明の学習装置は外部からの評価に対す
るインタフェースを持ち、自分の行動に対する外部から
評価に従って教師パターンを作成し、直ちに該教師パタ
ーンに基づいて学習し、学習後の行動に対して上記処理
を繰り返してリアルタイムで学習ができる。従って、学
習装置の応用分野に応じてその都度自己評価基準を作成
して取替える必要はない。
As described above, the learning apparatus of the present invention has an interface for external evaluation, creates a teacher pattern according to the external evaluation of its own behavior, immediately learns based on the teacher pattern, and performs the above-described learning for the behavior after learning. You can learn in real time by repeating the process. Therefore, it is not necessary to create and replace the self-evaluation criteria each time according to the application field of the learning device.

又、外部評価は良・悪の2種類でよく、しかも、ステ
ップ毎に評価する必要はなく、適当な時間間隔で外部評
価をしても良く、従って外部評価を簡単に行うことがで
きる。
The external evaluation may be of two types, good and bad. In addition, it is not necessary to evaluate each step, and the external evaluation may be performed at appropriate time intervals. Therefore, the external evaluation can be easily performed.

更に、過去の行動を教師パターンとして用いることが
でき、この場合、外部評価を過去の行動に反映すると共
に、該評価値を過去にゆくほど小さくし、また過去の行
動の評価を時間の経過に応じて減衰させることにより、
教師パターンとして採用の対象となる過去の行動数を限
定でき、教師パターンの数を適度にできる。
Further, past behavior can be used as a teacher pattern. In this case, the external evaluation is reflected in the past behavior, the evaluation value is reduced as the past goes, and the evaluation of the past behavior is changed with time. By attenuating accordingly,
The number of past actions to be adopted as teacher patterns can be limited, and the number of teacher patterns can be moderated.

又、各教師パターンに対応して出力データの最大許容
誤差を決定しておき、全教師パターンに対して出力デー
タが最大許容誤差以下になった時、学習を終了するよう
にし、この場合総合評価値が大きい教師パターンほど、
最大許容誤差を小さくして収束条件を厳しくすれば、学
習装置に十分な学習が施すことができ、実際の応用にお
いて誤差の少ない処理ができる。
Also, the maximum allowable error of the output data is determined for each teacher pattern, and when the output data for all the teacher patterns becomes less than the maximum allowable error, the learning is terminated. The higher the value of the teacher pattern,
If the maximum allowable error is reduced and the convergence condition is strict, sufficient learning can be performed on the learning device, and processing with a small error can be performed in an actual application.

[実施例] (a)本発明の一実施例 イ.全体的構成 第2図は本発明の一実施例である学習装置の構成図で
あり、ロボットによりターゲットを追跡する場合が示さ
れている。
Examples (a) One embodiment of the present invention a. Overall Configuration FIG. 2 is a configuration diagram of a learning device according to an embodiment of the present invention, in which a robot tracks a target.

1はロボットであり、ロボット本体1aにはターゲット
を捕捉するための36個の視覚センサ1bが設けられてい
る。尚、視覚センサが反応した部分のうち、ターゲット
の境界線を捕らえた部分は、捕らえた量の割合に応じて
アナログ値に変換し、それ以外は1とし、また反応しな
い部分は0とする。2は視覚センサ1bから入力された外
部信号Saを学習装置が処理できる形の入力パターンSbに
変換する入力部である。3は階層のニューラル・ネット
ワークで構成された処理部であり、教師パターンTPNに
基づいてBP法により学習し、学習結果に基づいてフィー
ドフォワードに入力パターンSbを計算して出力データSc
を出力するもの、4は教師パターンを試行錯誤的に発見
する目的で一様乱数のノイズSdを発生して処理部3の出
力データScに付加するノイズ発生部、5は処理部3の出
力ScとノイズSdを加算する加算器、6は加算器出力(出
力パターン)Seに基づいてロボットの移動距離指令及び
回転角度指令を発生する出力部、7はロボットの各種モ
ータを制御するモータ制御部、8は学習装置の行動を観
察して良・悪の外部評価値C(良ならばC=1、悪なら
ばC=−1)を入力する外部評価入力部、9は外部評価
値に基づいて学習装置の過去の行動の評価を行って教師
パターンを作成する教師パターン作成部である。
Reference numeral 1 denotes a robot, and a robot body 1a is provided with 36 visual sensors 1b for capturing a target. It should be noted that, of the portions where the visual sensor has reacted, the portion where the boundary of the target is captured is converted into an analog value in accordance with the ratio of the captured amount, and the other values are set to 1 and the portions which do not respond are set to 0. An input unit 2 converts an external signal Sa input from the visual sensor 1b into an input pattern Sb that can be processed by the learning device. Numeral 3 denotes a processing unit composed of a hierarchical neural network, which learns by the BP method based on the teacher pattern TPN, calculates an input pattern Sb in feedforward based on the learning result, and outputs output data Sc
4 is a noise generating unit that generates noise Sd of uniform random number and adds it to the output data Sc of the processing unit 3 for the purpose of finding a teacher pattern by trial and error, and 5 is an output Sc of the processing unit 3. An output unit for generating a moving distance command and a rotation angle command of the robot based on the adder output (output pattern) Se; a motor control unit for controlling various motors of the robot; 8 is an external evaluation input unit for observing the behavior of the learning device and inputting a good / bad external evaluation value C (C = 1 if good, C = -1 if bad), 9 is based on the external evaluation value A teacher pattern creating unit that creates a teacher pattern by evaluating past behaviors of the learning device.

処理部3 処理部3は、たとえばパーセプトロン型の階層ニュー
ラル・ネットワークで構成され、入力層、中間層、出力
層を有し、入力層に対する入力パターンに対して出力層
から出力パターンを出力するようになっている。かかる
階層ニューラル・ネットワークの学習は周知のBP法によ
り行われる。BP法は、実際の出力と教師パターンが示す
出力間の誤差により結合の重みを変更するものであり、
例えば入力層のユニットjからの中間層iへの結合の重
みWjiは次式 ΔWij(n+1)=β・δj・Oi+α・ΔWji(n) ・・(4) で決まる量だけ更新される。但し、ΔWji(n)はn回
目の重み更新時における更新量、δjはユニットjの誤
差、Oiはユニットiの出力である。又、βは学習定数で
あり、大きいほど1回の重み更新量は大きくなり、学習
速度を高速にできるが振動が生じる。αは学習速度定数
であり、1回前の重みの更新量が今回の重みの更新量に
与える影響の大きさを決めるものである。尚、β=0.
1、α=0.05としている。
Processing unit 3 The processing unit 3 is configured by, for example, a perceptron-type hierarchical neural network, has an input layer, an intermediate layer, and an output layer, and outputs an output pattern from the output layer in response to an input pattern for the input layer. Has become. Learning of such a hierarchical neural network is performed by the well-known BP method. The BP method changes the weight of the connection by the error between the actual output and the output indicated by the teacher pattern,
For example, the weight Wji of the connection from the unit j of the input layer to the intermediate layer i is updated by an amount determined by the following equation: ΔWij (n + 1) = β · δj · Oi + α · ΔWji (n) (4) Here, ΔWji (n) is the update amount at the time of the nth weight update, δj is the error of unit j, and Oi is the output of unit i. Further, β is a learning constant, and the larger the weight is, the larger the amount of weight update at one time is, and the learning speed can be increased, but vibration occurs. α is a learning rate constant, which determines the magnitude of the influence of the previous update of the weight on the update of the weight. Note that β = 0.
1, α = 0.05.

教師パターン作成部9 第3図は教師パターン作成部9の実施例構成図であ
る。尚、以下の表記においてP(s)は第sステップに
おける行動を意味し、A(s,p)は第pステップに生じ
た行動に対して第sステップで与えられた外部評価を反
映した時の評価値を意味し、B(s,p)は第pステップ
に生じた行動の第(s−1)ステップにおける総合評価
を忘却率に応じて減衰させた第sステップの評価値を意
味し、R(s,p)は第pステップに生じた行動の第sス
テップにおける総合評価値を意味する。
Teacher Pattern Creation Unit 9 FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the teacher pattern creation unit 9. In the following notation, P (s) means the action in the s-th step, and A (s, p) indicates the action that occurred in the p-th step when the external evaluation given in the s-th step is reflected. B (s, p) means the evaluation value of the s-th step obtained by attenuating the comprehensive evaluation in the (s-1) -th step of the action occurring in the p-th step in accordance with the forgetting rate. , R (s, p) mean the overall evaluation value of the action that occurred in the p-th step in the s-th step.

第3図において、11は学習装置の行動を入力パターン
と出力パターンのペアで表現する入出力パターン対応
部、12は少なくとも現ステップ(第sステップ)におけ
る過去の行動P(s−1),P(s−2),P(s−3),
・・・に対する総合評価及び1つ前の第(s−1)ステ
ップにおける過去の行動P(s−2),P(s−3),・
・・に対する総合評価を記憶する評価記憶部、13は外部
評価値Cに基づいて1つ前の第(s−1)ステップより
nステップ前までの過去の行動P(s−1),P(s−
2),P(s−3),・・・P(s−n)に対し、過去に
遡るほど絶対値が小さくなるように評価値A(s,p),A
(s,p−1),A(s,p−2)・・・A(s,p−n+1)
(但しp=s−1)を演算する外部評価変換部、14は現
ステップ(第sステップ)より1ステップ前における過
去の行動P(s−2),P(s−3),・・・の総合評価
値R(s−1,p),R(s−1,p−1),・・・(但しp=
s−2)を所定忘却率b(=0.8)により弱める忘却処
理部、15は外部評価に対する第1の評価値A(s,p)と
所定忘却率により弱められた第2の評価値B(s,p)と
の和を現ステップ(第sステップ)における総合評価値
R(s,p)として各行動に対して求め、評価記憶部12に
記憶する演算部、16は総合評価値R(s,p)(p≦s−
1)が設定値以上、例えば0.2以上の過去の行動をそれ
ぞれ教師パターンとして選定する教師パターン決定部、
17は各教師パターンの収束条件(最大許容誤差)を決定
する収束条件決定部、18は教師パターンと収束条件を記
憶する教師パターン記憶部である。
In FIG. 3, reference numeral 11 denotes an input / output pattern corresponding unit that expresses the behavior of the learning device as a pair of an input pattern and an output pattern, and 12 denotes at least past behaviors P (s−1), P at the current step (s-th step). (S-2), P (s-3),
... and past actions P (s-2), P (s-3),... In the previous (s-1) step.
An evaluation storage unit 13 for storing a comprehensive evaluation of the past actions P (s−1), P (n) from the previous (s−1) th step to the nth step before based on the external evaluation value C s-
2), P (s−3),... P (s−n), evaluation values A (s, p), A such that the absolute value decreases as going back in the past.
(S, p-1), A (s, p-2) ... A (s, p-n + 1)
(Where p = s−1) is an external evaluation conversion unit, and 14 is a past action P (s−2), P (s−3),... One step before the current step (s step). , R (s−1, p), R (s−1, p−1),... (Where p =
a forgetting processing unit for weakening s-2) by a predetermined forgetting rate b (= 0.8); and a first evaluation value A (s, p) for an external evaluation and a second evaluation value B ( s, p) is calculated for each action as a total evaluation value R (s, p) in the current step (s-th step), and is stored in the evaluation storage unit 12. s, p) (p ≦ s−
1) a teacher pattern determination unit that selects past actions that are equal to or more than a set value, for example, 0.2 or more, as teacher patterns,
Reference numeral 17 denotes a convergence condition determining unit that determines a convergence condition (maximum allowable error) of each teacher pattern, and 18 denotes a teacher pattern storage unit that stores the teacher pattern and the convergence condition.

外部評価変換部13 外部評価変換部13は、前述のように外部評価値Cに基
づいて1つ前の第(s−1)ステップよりnステップ前
までの過去の行動P(s−1),P(s−2),P(s−
3),・・・P(s−n)に対し、過去に遡るほど絶対
値が小さくなるように評価値A(s,p),A(s,p−1),A
(s,p−2)・・・A(s,p−n+1)(但しp=s−
1)を演算して付与するものである。
External evaluation conversion unit 13 The external evaluation conversion unit 13 performs the past actions P (s−1), n steps before the previous (s−1) step based on the external evaluation value C, as described above. P (s-2), P (s-
3),... With respect to P (s−n), evaluation values A (s, p), A (s, p−1),
(S, p−2)... A (s, p−n + 1) (where p = s−
1) is calculated and assigned.

従来のアルゴリズムでは、学習装置内の自己評価部
が、自分の起こした行動を1つ1つ評価していたが、本
発明では、外部、例えば人間が学習装置の行動を観察し
ながら評価する。このため、装置の行動を1つ1つ評価
するのは大変である。そこで、外部から適当な間隔で評
価できるようなアルゴリズムが必要となる。本発明で
は、外部から学習装置の行動を観察しながら適当なタイ
ミングで評価すると、外部評価変換部13はその外部評価
を現在に至る過去の一連の行動の1つ1つに反映するよ
うにしている。すなわち、外部からの評価信号C(良い
は1、悪いは−1)は、評価されたすぐ直前の行動に対
してつけられたものであるが、直前の行動が良かったか
ら、あるいは悪かったから与えられるものではない。適
当なタイミングで外部評価するということは、学習装置
が起こした一連の行動を観察して評価を与えるというこ
とである。そこで、外部評価変換部13は、評価信号を指
数関数的に弱めて、直前の行動から遡った一連の行動に
対して評価値をつける。このようにして、直前の行動に
対しては絶対値が一番高い評価値を与え、過去に遡るに
従って評価値を弱くして行く。評価値を弱めるのに指数
関数を用いたのは人間の脳の記憶が指数関数的に弱まっ
ているという理由による。これを式で表すと、 dA(t)/dt=−α・A(t) となる。但し、tは遡ったステップ数を表し、αは指数
関数の計数であり、例えば0.3である。従って、ステッ
プsにおいて与えられた評価信号Cから計算される第p
ステップに生じた行動P(p)の評価値A(s,p)(但
し、p≦s−1)は、次式 A(s,p)=C・exp[−α(s−p−1)] ・・・(1) で与えられ、外部評価変換部13で演算される。尚、外部
評価値Cはステップ毎に与えられるとは限らない。
In the conventional algorithm, the self-evaluation unit in the learning device evaluates each action that the user has made one by one. However, in the present invention, the outside, for example, a human evaluates the behavior of the learning device while observing the behavior. Therefore, it is difficult to evaluate the behavior of each device one by one. Therefore, an algorithm that can be evaluated from outside at appropriate intervals is required. In the present invention, when the behavior of the learning device is evaluated at an appropriate timing while observing the behavior of the learning device from the outside, the external evaluation conversion unit 13 reflects the external evaluation in each of a series of past behaviors up to the present. I have. In other words, the external evaluation signal C (good is 1 and bad is -1) is given to the action immediately before the evaluation, but is given because the action immediately before was good or bad. Not something. External evaluation at an appropriate timing means that a series of actions performed by the learning device are observed and evaluated. Therefore, the external evaluation conversion unit 13 exponentially weakens the evaluation signal, and assigns an evaluation value to a series of actions retroactive from the immediately preceding action. In this way, the evaluation value having the highest absolute value is given to the immediately preceding action, and the evaluation value is weakened as going back to the past. The reason why the exponential function is used to weaken the evaluation value is that the memory of the human brain is exponentially weakened. When this is represented by an equation, dA (t) / dt = −α · A (t). Here, t represents the number of steps stepped back, and α is a count of an exponential function, for example, 0.3. Therefore, the p-th calculated from the evaluation signal C given in step s
The evaluation value A (s, p) (where p ≦ s−1) of the action P (p) that occurred in the step is represented by the following equation: A (s, p) = C · exp [−α (s−p−1) )] (1) is calculated by the external evaluation conversion unit 13. Note that the external evaluation value C is not always given for each step.

忘却処理部14 忘却処理部14は、前述のように現ステップ(第sステ
ップ)より1ステップ前の第(s−1)ステップにおけ
る過去の行動P(s−2),P(s−3),・・・の総合
評価値R(s−1,p),R(s−1,p−1),・・・(但し
p=s−2)を所定忘却率b(=0.8)により弱めるも
のである。
Forgetting processing unit 14 As described above, the forgetting processing unit 14 performs the past actions P (s-2) and P (s-3) in the (s-1) th step one step before the current step (sth step). ,... (Where p = s−2) is weakened by a predetermined forgetting rate b (= 0.8). Things.

ニューラル・ネットワークの学習は一般的にBP法も含
め、新しい教師パターンを学習すると過去の教師パター
ンは再生不可能になってしまうことが多い。又、行動と
同時に学習を行うリアルタイムの学習では、次々と教師
パターンが変化する。このため、リアルタイム学習では
過去の行動を教師パターンとして使用することができな
くなり、これが大きな問題となる。そこで、単純に考え
れば、学習装置が学習により成長する迄過去の行動を繰
返し教師パターンとして提示すれば良いわけであるが、
これではあまりにも教師パターンが多くなりすぎ、学習
に時間が掛ってしまい、リアルタイムの学習に不向きで
ある。つまり、適度な過去の教師パターンの選択が必要
である。そこで、本発明では評価の記憶という概念に加
えて忘却という概念を導入している。
Generally, when learning a new teacher pattern, including the BP method, in neural network learning, past teacher patterns often become unreproducible. Also, in real-time learning in which learning is performed simultaneously with behavior, the teacher pattern changes one after another. This makes it impossible to use past actions as teacher patterns in real-time learning, which is a major problem. Therefore, simply thinking, it is only necessary to repeatedly show past actions as a teacher pattern until the learning device grows by learning.
In this case, there are too many teacher patterns, so that it takes a long time to learn, and is not suitable for real-time learning. That is, it is necessary to select an appropriate past teacher pattern. Therefore, the present invention introduces the concept of forgetting in addition to the concept of evaluation storage.

すなわち、本発明では、過去の行動の評価値を記憶し
ている。この評価値は高ければ良い行動として鮮明に記
憶しており、評価値が正で低ければ良い行動として記憶
しているが、その記憶は薄い。逆に、評価値が負で高け
れば、悪い行動として鮮明に記憶しており、評価値が負
で低ければ悪い行動として記憶しているが、その記憶は
薄い。以上から、「評価値を時間が経過する毎に弱め
る」ということは、良い行動であれ悪い行動であれ、
「行動の記憶を弱めている」ということを意味する。
That is, in the present invention, the evaluation values of past actions are stored. If the evaluation value is high, it is clearly stored as a good action, and if the evaluation value is positive and low, it is stored as a good action, but the memory is thin. Conversely, if the evaluation value is negative and high, it is clearly stored as a bad action, and if the evaluation value is low and negative, it is stored as a bad action, but the memory is thin. From the above, "weak the evaluation value with the passage of time" means whether it is a good behavior or a bad behavior,
It means "weakened the memory of behavior."

このような方法により、ある期間教師パターンを提示
しておくことができ、又あまりにも過去の教師パターン
は自然と排除されるため、大量に教師パターンができる
ことがなくなる。これを式で表現すると次のようにな
る。すなわち、 現ステップ(第sステップ)より1ステップ前におけ
る過去の行動P(s−2),P(s−3),・・・の総合
評価値R(s−1,p),R(s−1,p−1),・・・(但し
p=s−2)であるならば、それらはステップsにおい
て次式 B(s,p)=b・R(s−1,p) ・・・(2) に従って弱められ、忘却処理部14で演算される。
With such a method, a teacher pattern can be presented for a certain period of time, and too many past teacher patterns are naturally removed, so that a large number of teacher patterns cannot be formed. This can be expressed as follows. That is, the comprehensive evaluation values R (s−1, p), R (s) of the past actions P (s−2), P (s−3),... One step before the current step (s-th step). −1, p−1),... (Where p = s−2), they are obtained in step s by the following equation: B (s, p) = bR (s−1, p) -It is weakened according to (2) and is calculated by the forgetting processing unit 14.

演算部15 演算部15は次式 R(s,p)=A(s,p)+B(s,p) (3) により(p≦s−1)、外部評価に対する第1の評価値
A(s,p)と所定忘却率bにより弱められた第2の評価
値B(s,p)との和を演算し、現ステップ(第sステッ
プ)における過去の行動P(s−1),P(s−2),P
(s−3),・・・の総合評価値R(s,p)(p≦s−
1)として求め評価記憶部12に記憶する。
Arithmetic Unit 15 The arithmetic unit 15 calculates the first evaluation value A () for the external evaluation by the following equation (p ≦ s−1) according to the following equation: R (s, p) = A (s, p) + B (s, p) (3) s, p) and the second evaluation value B (s, p) weakened by the predetermined forgetting rate b, and calculates the past actions P (s−1), P in the current step (s-th step). (S-2), P
(S-3),... Total evaluation value R (s, p) (p ≦ s−
1) and stored in the evaluation storage unit 12.

収束条件決定部17 収束条件決定部17は、総合評価値R(s,p)(p≦s
−1)の大きさにより収束条件を変える。すなわち、高
い評価を受けている行動の教師パターンは収束条件(最
大許容誤差)を厳しくし、低い評価のものは収束条件を
緩くする。例えば、総合評価値が1.0(最高値)の場合
には最大許容誤差E(s,p)を0.05とし、評価値が0.2
(最低値)の場合には0.2として、その間は直線補間し
て最大許容誤差を演算する。このようにすることによ
り、簡単に収束条件を満足して学習を終了しないように
でき、しかも相当回数の学習により収束条件を満たして
学習を終了するようにできる。
Convergence condition determination unit 17 The convergence condition determination unit 17 calculates the total evaluation value R (s, p) (p ≦ s
The convergence condition is changed according to the magnitude of -1). That is, the convergence condition (maximum permissible error) is made stricter for the teacher pattern of the behavior that has been highly evaluated, and the convergence condition is loosened for the one that is evaluated low. For example, when the total evaluation value is 1.0 (the maximum value), the maximum allowable error E (s, p) is set to 0.05, and the evaluation value is set to 0.2.
In the case of (lowest value), it is set to 0.2, and the maximum allowable error is calculated by linear interpolation during that time. By doing so, it is possible to easily satisfy the convergence condition and not to end the learning, and it is also possible to satisfy the convergence condition by a considerable number of learnings and end the learning.

ロ.全体的動作 現ステップ(第sステップ)において外部信号Saが入
力されると、入力部2は外部情報Saを入力パターンSbに
変換して処理部3に入力する。処理部3はニューラル・
ネットワークの処理を行い、加算器5は処理結果Scにノ
イズ発生部4から発生するノイズSdを加算して出力パタ
ーンSeを出力する。この出力パターンSeは、出力部6を
介して移動距離指令、回転角度指令となってモータ制御
部7に入力される。これと並行して装置内部では入力パ
ターンSbと加算器5から出力される出力パターンSeとが
入出力パターン対応部11(第3図)によって対応付けら
れて入出力パターンP(s)となる。
B. Overall Operation When the external signal Sa is input in the current step (s-th step), the input unit 2 converts the external information Sa into an input pattern Sb and inputs the same to the processing unit 3. The processing unit 3 is a neural
Network processing is performed, and the adder 5 adds the noise Sd generated from the noise generating unit 4 to the processing result Sc and outputs an output pattern Se. The output pattern Se is input to the motor control unit 7 via the output unit 6 as a moving distance command and a rotation angle command. In parallel with this, inside the device, the input pattern Sb and the output pattern Se output from the adder 5 are correlated by the input / output pattern correspondence unit 11 (FIG. 3) to become the input / output pattern P (s).

かかる状態において、外部評価入力部8から評価信号
Cが送られてきたとすると、外部評価変換部13は(1)
式に従って過去の行動P(s−1),P(s−2),P(s
−3)・・・に対し、過去に遡るほど絶対値が小さくな
るように評価値A(s,p)(但しp≦s−1)を演算し
て付与する。
In this state, assuming that the evaluation signal C is sent from the external evaluation input unit 8, the external evaluation conversion unit 13 performs (1)
According to the formula, the past actions P (s-1), P (s-2), P (s
-3), the evaluation value A (s, p) (where p ≦ s−1) is calculated and assigned so that the absolute value decreases as going back in the past.

又、忘却処理部14は第(s−1)ステップにおける過
去の行動P(s−2),P(s−3)・・・の総合評価値
R(s−1,p)(但しp≦s−2)を所定忘却率bによ
り(2)式に従って弱める。
In addition, the forgetting processing unit 14 calculates the total evaluation value R (s-1, p) of the past actions P (s-2), P (s-3), etc. in the (s-1) th step (where p ≦ s-2) is weakened by the predetermined forgetting rate b according to the equation (2).

加算器15は外部評価に対する第1の評価値A(s,p)
と所定忘却率により弱められた第2の評価値B(s,p)
との和を(3)式に従って演算し、演算結果を現ステッ
プにおける過去の行動(第pステップに生じた行動)に
対する総合評価値R(s,p)(P≦s−1)として求
め、評価記憶部12に記憶する。
The adder 15 calculates a first evaluation value A (s, p) for the external evaluation.
And the second evaluation value B (s, p) weakened by the predetermined forgetting rate
Is calculated according to equation (3), and the calculation result is obtained as a comprehensive evaluation value R (s, p) (P ≦ s−1) for the past action at the current step (the action that occurred at the p-th step), It is stored in the evaluation storage unit 12.

ついで、教師パターン決定部16は総合評価値R(s,
p)(p≦s−1)が設定値(=0.2)以上の過去の行動
をそれぞれ教師パターンとして選択し、収束条件決定部
17は総合評価値R(s,p)に基づいて収束条件(最大許
容誤差)E(s,p)を決定し、教師パターンと収束条件
をペアにして教師パターン記憶部18に記憶する。
Next, the teacher pattern determination unit 16 determines the overall evaluation value R (s,
p) (p ≦ s−1), each of past actions whose set value (= 0.2) or more is selected as a teacher pattern, and a convergence condition determination unit
17 determines a convergence condition (maximum allowable error) E (s, p) based on the comprehensive evaluation value R (s, p), and stores the paired teacher pattern and convergence condition in the teacher pattern storage unit 18.

以上により、第sステップにおける教師パターンが生
成されると、以後、ニューラル・ネットワークの処理部
3は教師パターン記憶部18に記憶されている教師パター
ンTPNに基づいてBP法により学習を行う。そして、学習
後の学習装置に次の第(s+1)ステップの行動を起こ
させると共に、該第(s+1)ステップにおける行動に
対して前記教師パターン生成処理及び学習処理を実行さ
せる。
As described above, when the teacher pattern in the s-th step is generated, the processing unit 3 of the neural network thereafter performs learning by the BP method based on the teacher pattern TPN stored in the teacher pattern storage unit 18. Then, the learning device after the learning is caused to act in the next (s + 1) step, and the teacher pattern generation process and the learning process are executed for the action in the (s + 1) step.

以後、同様な処理を繰返し、あるステップにおける各
教師パターンに対する出力誤差が最大許容誤差以下にな
った時、あるいは、設定されている学習時間が経過した
時学習を終了する。尚、教師パターンにはそれぞれ収束
条件がつけられているから、その収束条件を満たしたパ
ターンには関しては学習を行わない。
Thereafter, the same processing is repeated, and the learning is terminated when the output error for each teacher pattern in a certain step becomes equal to or less than the maximum allowable error or when a set learning time has elapsed. It should be noted that since the convergence condition is set for each teacher pattern, learning is not performed on the pattern that satisfies the convergence condition.

ハ.評価値の決定法 次に第4図に従って、教師パターン作成部9における
総合評価値の決定法を具体的に説明する。尚、第4図は
過去の行動P(s)に対する評価値の変化を示し、縦に
各ステップにおける第1の評価値A(s,p)、第2の評
価値B(s,p)、総合評価値R(s,p)が示され、横に過
去の行動P(s)が示されている。まず、ステップ0は
初期状態を表す。ステップ0での環境から入力された情
報を処理して、行動を決定する。この決定した行動を黒
丸で表す。以下、黒丸はそのステップでの行動を表すこ
とにする。これに従って次の状態に移る。
C. Method for Determining Evaluation Value Next, a method for determining the overall evaluation value in the teacher pattern creating section 9 will be specifically described with reference to FIG. FIG. 4 shows the change of the evaluation value with respect to the past action P (s), and the first evaluation value A (s, p), the second evaluation value B (s, p), The total evaluation value R (s, p) is shown, and the past action P (s) is shown beside. First, step 0 represents an initial state. The information input from the environment in step 0 is processed to determine an action. This determined action is indicated by a black circle. Hereinafter, the black circles represent the actions at that step. According to this, it moves to the next state.

ステップ1では、ステップ0の行動を白丸で表す。以
下白丸は過去の行動を表すことにする。ステップ0で起
こした行動(ステップ1では白丸で示される)により例
えばロボットが移動して環境が変化する。これを外部が
観察して評価を与えるが、この例では、ステップ1では
外部評価はないものとする。外部評価がないということ
は、評価値において0(C=0)を意味する。つまり、
ステップ1におけるステップ0の行動の外部からの評価
値(第1評価値)は0.0となる。また、過去の行動の記
憶に対する忘却に関しては、まだ行動を起こしたばかり
で過去の行動の記憶(総合評価値の記憶)がないので第
2の評価値B(s,p)は計算されない。これら2つの合
計が、ステップ1におけるステップ0において生じた行
動P(0)の総合評価値となり、その値は0.0である。
In step 1, the action in step 0 is represented by a white circle. In the following, white circles indicate past actions. For example, the robot moves due to the action performed in step 0 (indicated by a white circle in step 1), and the environment changes. This is observed externally and given an evaluation. In this example, it is assumed that there is no external evaluation in step 1. No external evaluation means 0 (C = 0) in the evaluation value. That is,
The external evaluation value (first evaluation value) of the action of step 0 in step 1 is 0.0. Regarding the forgetting of the memory of the past action, the second evaluation value B (s, p) is not calculated because the action has just been made and there is no memory of the past action (memory of the comprehensive evaluation value). The sum of these two is the overall evaluation value of the action P (0) that occurred in step 0 in step 1, and the value is 0.0.

以下、同様にステップ2、ステップ3と進み、この間
外部からの評価は与えられないものとする。従って、第
1の評価値は0.0がつけられる。
Hereinafter, similarly, the process proceeds to Steps 2 and 3, during which no external evaluation is given. Therefore, the first evaluation value is assigned 0.0.

ステップ3で起こした行動の結果ステップ4の状態に
なる。この時外部から「良い(C=1)」という評価が
与えられるものとする。すると、過去の行動には(1)
式にしたがって第1の評価値がつけられる。これが第4
図の1段目に書かれる値である。ステップ4で「良い」
という評価を受けたので、ステップ3で起こした行動P
(3)に対して1.0という第1の評価値がつけられる。
以下、ステップ2で起こした行動P(2)に対しては0.
74、ステップ1で起こした行動P(1)に対しては0.5
5、ステップ0で起こした行動P(0)に対しては0.41
となる。これは、(1)式から計算した値である。一
方、過去の評価の忘却に関しては、ステップ3において
各行動の評価値は0.0であるため、(2)式を用いて計
算しても0.0である。結局、ステップ4においてはこの
外部からの評価値が、このステップにおける各行動P
(0)〜P(3)の最終的な総合評価値となる。
As a result of the action performed in step 3, the state of step 4 is set. At this time, an evaluation of “good (C = 1)” is given from outside. Then, past actions include (1)
A first evaluation value is assigned according to the equation. This is the fourth
This is the value written in the first row of the figure. "Good" in step 4
Was evaluated, so the action P that occurred in step 3
A first evaluation value of 1.0 is assigned to (3).
Hereinafter, 0 is set for the action P (2) performed in step 2.
74, 0.5 for action P (1) taken in step 1
5. 0.41 for the action P (0) taken in step 0
Becomes This is a value calculated from the equation (1). On the other hand, regarding the forgetting of the past evaluation, since the evaluation value of each action is 0.0 in Step 3, it is 0.0 even when calculated using the equation (2). After all, in step 4, the evaluation value from the outside is determined by each action P in this step.
The final comprehensive evaluation value of (0) to P (3) is obtained.

ステップ5に進むと、ここでは外部評価が与えられな
いかので1段目の第1の評価値は0.0である。しかし、
ステップ4で各行動に対する総合評価がつけられたの
で、その忘却を計算しなければならない。(2)式を用
いて計算した結果がステップ5の2段目にかかれている
値である。
In step 5, since the external evaluation is not given here, the first evaluation value of the first stage is 0.0. But,
Now that the overall rating for each action has been given in step 4, the forgetting must be calculated. The result calculated using equation (2) is the value written in the second row of step 5.

このようにして値が変化してゆく。 The value changes in this way.

ステップ7では外部から「悪い」という評価(C=−
1)が与えられているが、これは上記の説明の外部評価
からの評価値の計算を負にしただけで、あとは同様の処
理である。
In step 7, an external evaluation of “bad” (C = −
Although 1) is given, this is the same processing except that the calculation of the evaluation value from the external evaluation described above is made negative.

以上説明したように、学習装置は未学習あるいは学習
された処理部3において、外部情報を処理した行動を起
こす。もし、その時外部から評価を与えられたら、学習
装置は、その評価を一連の行動に反映させるため、外部
評価変換部13において、過去の行動に対するこの外部評
価信号の影響を計算し、第1の評価値A(s,p)に変換
する。又、忘却処理部14においては、1ステップ前に計
算された各パターンに対する総合評価値の忘却度B(s,
p)を計算する。そして、外部評価変換部13から求めた
第1の評価値A(s,p)と、忘却処理部14から求めた第
2の評価値B(s,p)を加算した結果が、現在の各パタ
ーン(過去の行動)に対する総合評価値R(s,p)とな
る。このようにして求められた総合評価値R(s,p)
(p≦s−1)を用い、教師パターン決定部16において
教師パターンを選択する。すなわち、教師パターン決定
部16では、総合評価値がある一定の基準値(=0.2)以
上のものを教師パターンとして選択し、収束条件決定部
17は総合評価値の高さにより収束条件を変える。高い評
価を受けている行動(入出力パターン)は収束条件を厳
しくし、低い評価のものは収束条件を緩くする。このよ
うな処理により生成された教師パターンと収束条件を処
理部3に提示すると、処理部3はこれらを用いて学習を
行う。
As described above, the learning device causes the unprocessed or learned processing unit 3 to perform an action of processing the external information. If an evaluation is given from the outside at that time, the learning device calculates the influence of the external evaluation signal on the past behavior in the external evaluation conversion unit 13 in order to reflect the evaluation in a series of actions, It is converted into an evaluation value A (s, p). In the forgetting processor 14, the forgetting degree B (s, s) of the comprehensive evaluation value for each pattern calculated one step before is calculated.
Calculate p). Then, the result of adding the first evaluation value A (s, p) obtained from the external evaluation conversion unit 13 and the second evaluation value B (s, p) obtained from the forgetting processing unit 14 is the current It becomes the comprehensive evaluation value R (s, p) for the pattern (past behavior). The total evaluation value R (s, p) thus obtained
Using (p ≦ s−1), a teacher pattern is selected in the teacher pattern determination unit 16. In other words, the teacher pattern determination unit 16 selects, as a teacher pattern, those whose overall evaluation value is equal to or greater than a certain reference value (= 0.2), and selects the convergence condition determination unit.
17 changes the convergence condition depending on the height of the total evaluation value. Highly evaluated behaviors (input / output patterns) have strict convergence conditions, while those with low evaluations have looser convergence conditions. When the teacher pattern and the convergence condition generated by such processing are presented to the processing unit 3, the processing unit 3 performs learning using these.

そして、学習がある程度進んでくると、処理部3では
外部の評価基準にあった行動ができるようになり、外部
からの評価も「良い」評価が多くなる。
When the learning progresses to some extent, the processing unit 3 can perform an action according to the external evaluation criteria, and the evaluation from the outside increases the “good” evaluation.

このように本発明の学習方法を用いれば、外部からは
学習装置の振舞のみ観察し、「良い」「悪い」という簡
単な信号により評価を与えるだけで良く、装置の自己評
価基準を取替える必要がなくなる。又、リアルタイムの
学習が行えるため、その場その場の状況に応じた学習が
可能である。その上、外部評価方法を「良い」「悪い」
という2種類の評価信号を用いたため、汎用性も十分備
えている。
As described above, if the learning method of the present invention is used, it is only necessary to externally observe only the behavior of the learning device and give an evaluation with a simple signal of “good” or “bad”, and it is necessary to change the self-evaluation standard of the device. Disappears. In addition, since real-time learning can be performed, learning according to the situation on the spot can be performed. In addition, external evaluation methods are "good" and "bad"
Since these two types of evaluation signals are used, the versatility is sufficiently provided.

ニ.学習結果 第5図はターゲットの移動軌跡の説明図で、TGはター
ゲット、Psはターゲット移動開始点、RTはターゲットの
移動軌跡、WLは周壁であり、同図(a)はターゲットが
直線的に移動する場合、同図(b)はターゲットが逆4
の字状に移動する場合、同図(c)はターゲットが反時
計方向に回転する場合、同図(d)はターゲットが時計
方向に回転する場合のターゲットの移動軌跡である。
D. Learning results Fig. 5 is an explanatory diagram of the movement trajectory of the target. TG is the target, Ps is the movement start point of the target, RT is the movement trajectory of the target, WL is the peripheral wall, and Fig. 5 (a) shows that the target is linear. In the case of moving, the target in FIG.
(C) shows the movement trajectory of the target when the target rotates counterclockwise, and FIG. (D) shows the movement trajectory of the target when the target rotates clockwise.

第6図はターゲットTGが直線的に移動する場合におい
て、ロボットRBをターゲットTGに追従させる場合のロボ
ット追従軌跡RRを示す図であり、同図(a)はノイズを
加算した場合、同図(b)はノイズを加算しない場合で
ある。尚、Ps′はロボット移動開始点である。
FIG. 6 is a diagram showing a robot following locus RR when the robot RB follows the target TG when the target TG moves linearly. FIG. 6A shows the case where noise is added, and FIG. b) is a case where noise is not added. Note that Ps' is a robot movement start point.

第7図はターゲットTGが逆4の字状に移動する場合に
おいて、ロボットRBをターゲットTGに追従させる場合の
ロボット追従軌跡RRを示す図であり、同図(a)はノイ
ズを加算した場合、同図(b)はノイズを加算しない場
合である。
FIG. 7 is a diagram showing a robot following locus RR in the case where the robot RB follows the target TG when the target TG moves in an inverted four-character shape. FIG. 7 (a) shows the case where noise is added. FIG. 6B shows a case where noise is not added.

第8図はターゲットTGが反時計方向に移動する場合に
おいて、ロボットRBをターゲットTGに追従させる場合の
ロボット追従軌跡RRを示す図であり、同図(a)はノイ
ズを加算した場合、同図(b)はノイズを加算しない場
合である。
FIG. 8 is a diagram showing a robot following locus RR when the robot RB follows the target TG when the target TG moves in the counterclockwise direction. FIG. 8A shows the case where noise is added. (B) is a case where noise is not added.

第9図はターゲットTGが時計方向に移動する場合にお
いて、ロボットRBをターゲットTGに追従させる場合のロ
ボット追従軌跡RRを示す図であり、同図(a)はノイズ
を加算した場合、同図(b)はノイズを加算しない場合
である。
FIG. 9 is a diagram showing a robot following locus RR when the robot RB follows the target TG when the target TG moves in the clockwise direction. FIG. b) is a case where noise is not added.

尚、学習に際しては、ロボットRBがスタート点Ps′か
ら始めて、ターゲットTGに衝突するか、壁WLに衝突する
と再びスタート点に戻ってやり直し、またターゲットTG
が第5図に示す移動を完了した時もスタート点に戻して
やりなおす。そして、これらを1トライと定義すると、
第6図〜第9図に示す結果は各々1000トライ学習した結
果である。いずれのパターンに関しても、なかなかうま
くターゲットを追従していることがわかる。この中でも
直線は良く追従しているが、ターゲットが円を描いて移
動すると追従は少し難しいようである。又、ノイズは小
さ目にしたせいか、ノイズによる学習結果への影響はあ
まり見られなかった。
When learning, the robot RB starts from the start point Ps' and collides with the target TG, or when it collides with the wall WL, returns to the start point again and starts over again.
Also returns to the start point and completes the movement shown in FIG. And if these are defined as one try,
The results shown in FIGS. 6 to 9 are the results of 1000 trial learning. It can be seen that for all patterns, the target is successfully tracked. Among these, the straight line follows well, but if the target moves in a circle, it seems a little difficult to follow. The influence of the noise on the learning result was not so much, probably because the noise was small.

(b)本発明の他の実施例 以上では、(1)式により、外部評価を過去の行動に
対して反映したが、本発明は(1)式に限らず、別の減
衰関数を用いても良い。
(B) Another embodiment of the present invention In the above, the external evaluation was reflected in the past behavior by the equation (1). However, the present invention is not limited to the equation (1), and another decay function is used. Is also good.

又、過去の行動の評価を(2)式に従って忘却させる
ようにしたが、本発明は(2)式に限らず別の関数を用
いることもできる。
In addition, the past behavior evaluation is forgotten according to the equation (2). However, the present invention is not limited to the equation (2), and another function can be used.

更に、以上ではロボットによるターゲットの追跡につ
いて学習させ、学習後実際にターゲットを追跡させる場
合について説明したが本発明はかかる場合に限らず別の
アプリケーションに適用できるものである。
Further, in the above description, the case where the robot is trained on the target tracking and the target is actually tracked after the learning has been described. However, the present invention is not limited to such a case and can be applied to another application.

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請
求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可
能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention can be variously modified in accordance with the gist of the present invention described in the claims, and the present invention does not exclude these.

[発明の効果] 以上本発明によれば、外部からの評価に対するインタ
フェースを持ち、自分の行動に対する外部からの評価に
従って教師パターンを作成し、直ちに該教師パターンに
基づいて自己学習し、自己学習後の行動に対して上記処
理を繰り返してリアルタイムで学習ができるようになっ
た。このため、学習装置の応用分野に応じてその都度自
己評価基準を作成して取替える必要はなく柔軟性があ
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, an interface for external evaluation is provided, a teacher pattern is created in accordance with an external evaluation of one's own behavior, and self-learning is immediately performed based on the teacher pattern. This process can be repeated in real time to learn in real time. For this reason, there is no need to create and replace the self-evaluation criteria each time according to the application field of the learning device, and it is flexible.

又、外部評価は良・悪の2種類でよく、しかも、ステ
ップ毎に評価する必要はなく、適当な時間間隔で外部評
価しても良く、従って外部評価を簡単に行うことがで
き、しかも汎用性がある。
The external evaluation may be of two types, good and bad. In addition, it is not necessary to evaluate each step, and the external evaluation may be performed at appropriate time intervals. Therefore, the external evaluation can be easily performed. There is.

更に、過去の行動を教師パターンとして用いることが
でき、この場合、外部評価を過去の行動に反映すると共
に、該評価値を過去にゆくほど小さくし、また過去の行
動の評価を時間の経過に応じて減衰させることにより、
教師パターンとして採用の対象となる過去の行動数を限
定でき、教師パターンの数を適度にできる。
Further, past behavior can be used as a teacher pattern. In this case, the external evaluation is reflected in the past behavior, the evaluation value is reduced as the past goes, and the evaluation of the past behavior is changed with time. By attenuating accordingly,
The number of past actions to be adopted as teacher patterns can be limited, and the number of teacher patterns can be moderated.

又、各教師パターンに対応して出力データの最大許容
誤差を決定しておき、全教師パターンに対して出力デー
タが最大許容誤差以下になった時、学習を終了するよう
にし、この場合総合評価値が大きい教師パターンほど、
最大許容誤差を小さくして収束条件を厳しくしたから、
学習装置に十分な学習が施すことができ、実際の応用に
おいて誤差の少ない処理ができる。
Also, the maximum allowable error of the output data is determined for each teacher pattern, and when the output data for all the teacher patterns becomes less than the maximum allowable error, the learning is terminated. The higher the value of the teacher pattern,
Since the maximum allowable error was reduced and the convergence condition was strict,
Sufficient learning can be performed on the learning device, and processing with few errors can be performed in actual applications.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明の一実施例構成図、 第3図は教師パターン作成部の実施例構成図、 第4図は過去の行動に対する評価値の変化を示す説明
図、 第5図はターゲットの移動軌跡の説明図、 第6図はターゲットが直線的に移動する場合におけるロ
ボット追従軌跡説明図、 第7図はターゲットが逆4の字状に移動する場合におけ
るロボット追従軌跡説明図、 第8図はターゲットが反時計方向に移動する場合におけ
るロボット追従軌跡説明図、 第9図はターゲットが時計方向に移動する場合における
ロボット追従軌跡説明図、 第10図は出願済みの自己学習方式に係わる学習装置の構
成図、 第11図は第10図における評価部の構成図、 第12図は視覚センサの説明図、 第13図は評価の概念説明図表である。 3……処理部(ニューラル・ネットワーク) 8……外部評価入力部 9……教師パターン作成部 11……入出力パターン対応部 12……評価記憶部 13……外部評価変換部 14……忘却処理部 15……演算部 16……教師パターン決定部 17……収束条件決定部 18……教師パターン記憶部
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of a teacher pattern creating unit, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view of a moving path of a target, FIG. 6 is an explanatory view of a robot following path when the target moves linearly, and FIG. 7 is a figure in which the target moves in an inverted four-character shape. FIG. 8 is an explanatory view of a robot following locus when the target moves counterclockwise, FIG. 9 is an explanatory view of a robot following locus when the target moves clockwise, FIG. Fig. 11 is a block diagram of a learning device related to a self-learning method of which application has been filed, Fig. 11 is a block diagram of an evaluation unit in Fig. 10, Fig. 12 is an explanatory diagram of a visual sensor, and Fig. 13 is a conceptual explanatory diagram of evaluation. . 3 Processing unit (neural network) 8 External evaluation input unit 9 Teacher pattern creation unit 11 Input / output pattern correspondence unit 12 Evaluation storage unit 13 External evaluation conversion unit 14 Forgetting process Unit 15 Operation unit 16 Teacher pattern determination unit 17 Convergence condition determination unit 18 Teacher pattern storage unit

フロントページの続き (72)発明者 関口 実 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 管坂玉美,佐賀一繁,関口実,長田茂 美,「教師信号の自己生成機能を持つ学 習システム」,1990年電子情報通信学会 秋季全国大会講演論文集(6)P.6− 455〜6−456(1990.9.15) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06F 15/18 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (72) Inventor Minoru Sekiguchi 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (56) References Tamami Kousaka, Kazushige Saga, Minoru Sekiguchi, Shigemi Nagata, “Self-Teacher Signal Learning System with Generation Function ”, Proc. Of the IEICE Autumn National Convention 1990 (6) 6-455 to 6-456 (September 15, 1990) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G06F 15/18 JICST file (JOIS)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】学習装置の行動に対して外部から与えられ
る評価に基づいて教師パターンを作成し、該教師パター
ンに基づいて学習する学習装置の自己学習方法におい
て、 学習装置の行動に対して外部から外部評価が与えられた
時、該外部評価に基づいて過去の行動に対し、過去に遡
るほど絶対値が小さくなるように第1の評価値を演算し
て与えると共に、1ステップ前における過去の各行動の
総合評価値を所定忘却率により弱めて第2の評価値を演
算し、 前記外部評価に対する第1の評価値と所定忘却率により
弱められた第2の評価値との和を現時点における過去の
行動の総合評価値として各行動に対して求め、 総合評価値が設定値以上の行動をそれぞれ教師パターン
として選定し、 該教師パターンに基づいて学習し、 学習後の学習装置の行動に対し、前記教師パターン生成
処理及び学習処理を実行することを特徴とする学習装置
の自己学習方法。
1. A self-learning method for a learning device that creates a teacher pattern based on an evaluation given externally to the behavior of the learning device and learns based on the teacher pattern. When an external evaluation is given from, a first evaluation value is calculated and given to a past action based on the external evaluation so that the absolute value becomes smaller as going back to the past, and the past action one step before is given. A second evaluation value is calculated by weakening an overall evaluation value of each action by a predetermined forgetting rate, and a sum of a first evaluation value for the external evaluation and a second evaluation value weakened by the predetermined forgetting rate is calculated at the present time. A learning device is obtained for each action as an overall evaluation value of past actions, an action having an overall evaluation value equal to or greater than a set value is selected as a teacher pattern, and learning is performed based on the teacher pattern. To act, self-learning method for learning device characterized by performing said teacher pattern generating process and the learning process.
【請求項2】外部評価は良い評価と悪い評価の2つと
し、前者の外部評価値を+1、後者の外部評価値を−1
とすることを特徴とする請求項1記載の学習装置の自己
学習方法。
2. The external evaluation is classified into a good evaluation and a bad evaluation. The external evaluation value of the former is +1 and the external evaluation value of the latter is -1.
The self-learning method of the learning device according to claim 1, wherein:
【請求項3】現ステップを第sステップとする時、第p
ステップ(p≦s−1)に生じた過去の行動に対する前
記第1の評価値A(s,p)を次式 A(s,p)=C・exp[−α(s−p−1)] により演算することを特徴とする請求項2記載の学習装
置の自己学習方法。
3. When the current step is the s step, the p step
The first evaluation value A (s, p) for the past action that occurred in the step (p ≦ s−1) is expressed by the following equation: A (s, p) = C · exp [−α (s−p−1) The self-learning method of the learning device according to claim 2, wherein the calculation is performed by:
【請求項4】現ステップより1ステップ前における第p
ステップ(p≦s−1)に生じた行動の総合評価値をR
(s−1,p)、忘却率をbとするとき、前記第2の評価
値B(s,p)を次式 B(s,p)=b・R(s−1,p) により演算することを特徴とする請求項3記載の学習装
置の自己学習方法。
4. The p-th step one step before the current step
The overall evaluation value of the action that occurred in the step (p ≦ s−1) is R
(S−1, p), where b is the forgetting rate, the second evaluation value B (s, p) is calculated by the following equation: B (s, p) = b · R (s−1, p) 4. The self-learning method for a learning device according to claim 3, wherein
【請求項5】前記行動を学習装置への入力パターンと出
力パターンのペアで表現することを特徴とする請求項1
記載の学習装置の自己学習方法。
5. The method according to claim 1, wherein the action is represented by a pair of an input pattern and an output pattern to the learning device.
Self-learning method of the described learning device.
【請求項6】前記教師パターンに対応して出力パターン
の最大許容誤差を決定し、該教師パターンに基づいた学
習時、学習装置から出力される実際の出力パターンと該
教師パターンに含まれる出力パターン間の誤差が所定の
最大許容誤差以下になった時、該教師パターン対しては
学習を行わず、 全教師パターンに対して出力パターンが最大許容誤差以
下になった時、学習を終了することを特徴とする請求項
5記載の学習装置の自己学習方法。
6. An actual output pattern output from a learning device and an output pattern included in the teacher pattern at the time of learning based on the teacher pattern, determining a maximum allowable error of the output pattern corresponding to the teacher pattern. The learning is not performed on the teacher pattern when the error between them is equal to or less than a predetermined maximum allowable error, and the learning is terminated when the output pattern is equal to or less than the maximum allowable error for all the teacher patterns. The self-learning method of the learning device according to claim 5, wherein:
【請求項7】教師パターンとなる行動の総合評価値が大
きいほど、最大許容誤差を小さくする請求項6記載の学
習装置の自己学習方法。
7. The self-learning method for a learning device according to claim 6, wherein the maximum allowable error is reduced as the overall evaluation value of the behavior serving as the teacher pattern increases.
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管坂玉美,佐賀一繁,関口実,長田茂美,「教師信号の自己生成機能を持つ学習システム」,1990年電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集(6)P.6−455〜6−456(1990.9.15)

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