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JP3180334B2 - Information processing device - Google Patents
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JP3180334B2 - Information processing device - Google Patents

Information processing device

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JP3180334B2
JP3180334B2 JP03512290A JP3512290A JP3180334B2 JP 3180334 B2 JP3180334 B2 JP 3180334B2 JP 03512290 A JP03512290 A JP 03512290A JP 3512290 A JP3512290 A JP 3512290A JP 3180334 B2 JP3180334 B2 JP 3180334B2
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conversion circuit
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は神経回路網を模して自己組織的に情報を蓄え
る情報処理装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information processing apparatus that stores information in a self-organizing manner by imitating a neural network.

従来の技術 従来より、神経回路網を模して自己組織的に情報を蓄
える情報処理装置は、以下に説明する疑似神経素子を多
数組み合わせて構成されている。第5図は、神経回路を
模した信号変換回路の構成単位となる疑似神経素子の概
念図であり、疑似神経素子はN個の入力x1〜xnを受けて
1つの出力を出す。i番目の入力信号xiは、信号変換回
路で示された疑似シナプス結合においてwi・xiに変換さ
れる。疑似シナプス結合で変換されたN個の信号w1・x1
〜wn・xnは円で示された加算器に入り、加算結果yが楕
円で示された非線形素子におくられ、最終出力f(y)
すなわちf(Σwi・xi)となる。非線形素子の特性とし
ては、例えば、閾値をhとするシグモイド関数、 f(y,h)=1/(1+exp(−y+h)) やヘビサイド関数、 がよく用いられ、連想記憶装置などに が用いられる場合がある(以下の説明においては、N個
の入力を加算する加算器と非線形素子とをまとめて疑似
神経素子と呼び、これをひとまとめにして取扱う)。な
お、後述する修正装置からの修正信号に応じて、疑似シ
ナプス結合の強さwiと疑似神経素子の閾値hは、両方ま
たは一方が変化する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an information processing apparatus that stores information in a self-organizing manner by imitating a neural network is configured by combining a large number of pseudo neural elements described below. Figure 5 is a neural is a conceptual diagram of simulated action element comprising constituent units of the signal conversion circuit which simulates, simulated neural element gives one output receives N input x 1 ~x n. i-th input signal x i is transformed in pseudo synaptic connections indicated by the signal converting circuit to w i · x i. N signals w 1 × 1 converted by pseudo-synaptic connection
~ W n · x n enter the adder indicated by the circle, the addition result y is sent to the nonlinear element indicated by the ellipse, and the final output f (y)
That is, f (Σw i · x i) . The characteristics of the nonlinear element include, for example, a sigmoid function with a threshold value h, f (y, h) = 1 / (1 + exp (−y + h)), a Heaviside function, Are often used for associative memory (In the following description, an adder for adding N inputs and a non-linear element are collectively called a pseudo-neural element, and these are collectively handled.) In addition, according to a correction signal from a correction device described later, both or one of the pseudo synaptic connection strength w i and the threshold h of the pseudo neural element changes.

第6図は前述した疑似神経素子を複数組み合わせて構
成される信号変換回路の概略図であり、四角は疑似シナ
プス結合を表わし、円は疑似神経素子を表わす。この疑
似神経素子及び信号変換回路の具体化は、ハ−ドウェア
またはソフトウェアまたはそれらを組み合わせたハイブ
リッドシステムによって実現される。
FIG. 6 is a schematic diagram of a signal conversion circuit configured by combining a plurality of the above-described pseudo-neural elements. Squares represent pseudo-synaptic connections, and circles represent pseudo-neural elements. The embodiment of the pseudo-neural element and the signal conversion circuit is realized by hardware or software or a hybrid system combining them.

従来の神経回路を模した情報処理装置は、前記信号変
換回路と設定された学習アルゴリズムにしたがって疑似
シプナス結合の強さwiと疑似神経素子の閾値hを変える
修正回路とからなる。疑似シプナス結合の強さwiと疑似
神経素子の閾値hの変更量を定めるアルゴリズムは、例
えば、文献(PDPダデル、P325,D.E.ラメルハ−ト他2
名、甘利俊一監訳、1989年)に示された誤差逆伝播端子
がよく知られている。また、第7図は学習アルゴリズム
として誤差逆伝播端子を採用した神経回路を模した情報
処理装置の構成単位となる情報処理装置のブロック図で
あるが、以下の説明においては、これを「O(オ−ル
ド)型情報処理装置」と称する。第7図において、符号
1は信号変換回路を、2は修正回路を示し、15は信号変
換回路および修正回路2から構成される(O型情報処理
装置」である。第8図はこの「O型情報処理装置」15を
3層に階層状に積み上げ、そのうちの一つに誤差計算回
路4を付加して構成される情報処理装置のブロック図で
あり、符号1x,1yおよび1zは信号変換回路を、2x,2yおよ
び2zは修正回路を、4zは誤差計算回路を、19は信号変換
回路1zと修正回路2zと誤差計算回路4zとからなる情報処
理装置をそれぞれ示している(以下の説明においては、
この情報処理装置を「OT(オ−ルド・ティ−チ)型情報
処理装置」と称する)。
An information processing device that simulates a conventional neural circuit includes a signal conversion circuit and a correction circuit that changes the strength w i of the pseudo-synapse connection and the threshold value h of the pseudo neural element according to a set learning algorithm. An algorithm for determining the amount of change in the strength w i of the pseudo-Sipnas connection and the threshold h of the pseudo-nerve element is described in, for example, literature (PDP Dadel, P325, DE Ramelhart et al.
The error backpropagating terminal shown in the name, translated by Shunichi Amari, 1989) is well known. FIG. 7 is a block diagram of an information processing apparatus which is a constituent unit of an information processing apparatus simulating a neural circuit employing an error back propagation terminal as a learning algorithm. In the following description, this is referred to as "O ( Old-type information processing apparatus ". 7, reference numeral 1 denotes a signal conversion circuit, reference numeral 2 denotes a correction circuit, and reference numeral 15 denotes an "O-type information processing apparatus" including the signal conversion circuit and the correction circuit 2. FIG. 3 is a block diagram of an information processing apparatus configured by stacking three types of information processing apparatuses 15 in three layers, and adding an error calculation circuit 4 to one of them. Reference numerals 1x, 1y, and 1z denote signal conversion circuits. , 2x, 2y, and 2z indicate correction circuits, 4z indicates an error calculation circuit, and 19 indicates an information processing device including a signal conversion circuit 1z, a correction circuit 2z, and an error calculation circuit 4z (in the following description, respectively). Is
This information processing apparatus is referred to as an “OT (old teach) information processing apparatus”.

次に、第8図について、疑似神経素子の非線形特性を
シグモイド関数とし、誤差逆伝播端子を採用した階層状
構造を持つ情報処理装置の動作を説明する。なお、神経
回路を模した情報処理装置にあっては、信号は複数の場
合が大半であるが、これをすべて添え字で区別するのは
表現を煩雑にするだけであるので、以下の説明において
は、特に必要がない場合には添え字を省略する。
Next, with reference to FIG. 8, the operation of the information processing apparatus having a hierarchical structure using the non-linear characteristic of the pseudo-nerve element as a sigmoid function and employing an error back propagation terminal will be described. In an information processing device that imitates a neural circuit, a plurality of signals are mostly used. However, distinguishing all of the signals by subscripts only complicates the expression. , The suffix is omitted unless it is particularly necessary.

情報処理装置の学習時の動作は次のようなものであ
る。すなわち、信号変換回路1xは入力された信号S
(i)を信号S(x)に変換して出力するが、修正回路
2xは信号S(i)と信号S(x)を内部に蓄えて誤差信
号D(x)の入力まで待機する。同様の処理が信号変換
回路1y,1zおよび修正回路2y,2zにおいてなされる。そし
て最終出力S(z)と入力された信号S(i)に対応す
る理想信号、教師信号とも呼ばれるTとが、誤差計算回
路4zに送られ、第3層のj番目の疑似神経素子に関する
誤差信号Dj(z)は、それぞれ Dj(z)≒−μ(Sj(z)−Tj) ここに、μは正の定数 と計算され、これをまとめた誤差信号D(z)が修正回
路2zに出力される。そして修正回路2zは、保持している
信号S(y)、S(z)と誤差信号D(z)を受けて修
正信号M(z)を信号変換回路1zに送り、信号変換回路
1zの内のj番目の疑似神経回路につながる疑似シナプス
結合の付さWji(z)を Wji(z)+Dj(z)・Sj(z)・(1−Sj (z))・Si(y) に修正する。以下同様の手続きが信号変換回路1y,1xお
よび修正回路2y,2xにおいてなされる。したがって、学
習と呼ばれるこの手続きを繰り返すことにより、情報処
理装置は入力される信号S(i)と理想出力Tとの間の
関係を身につけ、全く新しい入力に対しても過去の経験
から推量される適切な出力を出すようになる。このよう
にして、情報処理装置が十分な学習を行って誤差計算回
路から出力される誤差が一定値より小さくなると、修正
回路に係る手続きは割愛され、入力から出力への前方向
のみの処理が行われるようになる。
The operation of the information processing apparatus during learning is as follows. That is, the signal conversion circuit 1x outputs the input signal S
(I) is converted into a signal S (x) and output, but a correction circuit
2x stores the signal S (i) and the signal S (x) internally and waits for the input of the error signal D (x). Similar processing is performed in the signal conversion circuits 1y and 1z and the correction circuits 2y and 2z. Then, the final output S (z), the ideal signal corresponding to the input signal S (i), and T, also called a teacher signal, are sent to the error calculation circuit 4z, and the error relating to the j-th pseudo neural element in the third layer is obtained. The signals D j (z) are respectively D j (z) ≒ −μ (S j (z) −T j ) where μ is calculated as a positive constant, and an error signal D (z) obtained by summing them is Output to the correction circuit 2z. The correction circuit 2z receives the held signals S (y) and S (z) and the error signal D (z), sends a correction signal M (z) to the signal conversion circuit 1z, and
The pseudo-synaptic connection W ji (z) connected to the j-th pseudo-neural circuit in 1z is expressed as W ji (z) + D j (z) · S j (z) · (1-S j (z)) -Correct to S i (y). Hereinafter, the same procedure is performed in the signal conversion circuits 1y and 1x and the correction circuits 2y and 2x. Therefore, by repeating this procedure called learning, the information processing apparatus learns the relationship between the input signal S (i) and the ideal output T, and can infer a completely new input from past experience. Will produce appropriate output. In this way, when the information processing device performs sufficient learning and the error output from the error calculation circuit becomes smaller than a certain value, the procedure relating to the correction circuit is omitted, and only the forward processing from input to output is performed. Will be done.

階層状に組み上げて構成される前述した情報処理装置
であって4層以上に積み上げられた情報処理装置が、規
模に応じた精度で任意の入出力関数を実現できること
は、電子情報通信学会研究報告MBE88−9に示されてお
り、中間層に特徴抽出を行う疑似神経素子ができるとの
報告も電子情報通信学会研究報告NC89−15になされてい
る。
The information processing apparatus described above, which is constructed in a hierarchical manner, and the information processing apparatus stacked in four or more layers can realize an arbitrary input / output function with an accuracy corresponding to the scale. It is shown in MBE88-9, and it has been reported in IEICE Research Report NC89-15 that a pseudo-neural element for extracting features in the intermediate layer can be formed.

これとは別に、単層型情報処理装置の一例として、昭
和50年発行の東京大学工学部紀要A、No.13の48ペ−ジ
に要約されている連想記憶装置「アソシアトロン」が知
られている。第9図はこの「アソシアトロン」の概略を
示したブロック図であり、1asは信号変換回路を、21as
は書換え回路を、22asはシナプス結合編集回路を23asは
記憶装置をそれぞれ示す。このアソシアトロンの動作に
ついて説明すると、アソシアトロンの入力信号S(ia
s)から出力信号S(oas)を連想する連想記憶の書き込
みは、次のようにして行われる。シナプス結合編集回路
22asは、入力信号S(ias,k)と出力信号S(oas,k)と
理想出力信号S(tas,k)と読み出された記憶回路23as
に保持されている疑似シナプス結合の強さW(as)とを
受けて、疑似シナプス結合の強さWji(as)を Wij(as) =f(Σμ・(S(tas,n)−Sj(oas,n))・Si (ias,n)) =f(Memo) から、 Wji(as) =f(Memo +μ・(S(tas,k)−Sj(oas,k))・Si(ias,k)) と修正する修正信号M(as)を信号変換回路1asに送
り、記憶装置23asに保持されている疑似シナプス結合の
強さを新しいものに書き換える。アソシアトロンの連想
記憶の想起についていえば、信号変換回路1asに、入力
信号S(ias)を入力すると、疑似シナプス結合を通過
することにより、その信号に最も近い記憶された信号S
(ias,m)に係る理想出力S(tas,m)が、最も強く想起
され、それが非線形素子である疑似神経細胞による整形
を受けて、最終的に、信号S(tas,m)が出力されるの
である。
Separately from this, associative memory device "Associtron", which is summarized in 48 pages of Bulletin of the Faculty of Engineering, The University of Tokyo, No.13, published in 1975, is known as an example of a single-layer information processing device. I have. FIG. 9 is a block diagram showing the outline of this "associatron", where 1as is a signal conversion circuit, 21as
Indicates a rewriting circuit, 22as indicates a synapse connection editing circuit, and 23as indicates a storage device. The operation of the associatron will be described. The input signal S (ia
Writing of the associative memory associating the output signal S (oas) from s) is performed as follows. Synaptic connection editing circuit
22as is a storage circuit 23as from which the input signal S (ias, k), the output signal S (oas, k), and the ideal output signal S (tas, k) are read.
And the strength Wji (as) of the pseudo-synaptic connection is given by Wij (as) = f (Σμ · (S (tas, n) −Sj ( oas, n)) · Si (ias, n)) = f (Memo), Wji (as) = f (Memo + μ · (S (tas, k) −Sj (oas, k)) · Si (ias, k)) and the correction signal M (as) to be corrected is sent to the signal conversion circuit 1as, and the strength of the pseudo-synaptic connection held in the storage device 23as is rewritten to a new one. Regarding the recall of associtronic associative memory, when an input signal S (ias) is input to the signal conversion circuit 1as, the signal passes through a pseudo-synaptic connection, thereby storing the stored signal S closest to the signal.
The ideal output S (tas, m) relating to (ias, m) is most strongly recalled, and is subjected to shaping by the pseudo-neural cell which is a nonlinear element, and finally, the signal S (tas, m) is output. It is done.

発明が解決しようとする課題 しかし、神経回路を模した前述した従来の情報処理装
置は、階層型情報処理装置においては中間層での特徴抽
出に代表されるような情報表現を全く制御できず、情報
処理装置としての性能を上げるためにネットワ−クの規
模を大きくするにしたがって、必要な学習回数が急速に
長くなるという課題があった。
Problems to be Solved by the Invention However, the above-described conventional information processing apparatus simulating a neural circuit cannot control information expression such as feature extraction in an intermediate layer in a hierarchical information processing apparatus at all, As the scale of the network is increased to improve the performance of the information processing apparatus, the required number of times of learning increases rapidly.

また、前述したように情報表現を構成するに当たっ
て、用いられる学習という経験的情報表現習得手段を用
いれは、論理的に情報処理アルゴリズムを構成すること
が困難な場合であっても、情報処理を行う装置を構成で
きるが、論理的に構成された情報表現(情報処理アルゴ
リズム)に比べて信用性は低いにもかかわらず、不正出
力がないことを確認する等の性能評価手段がないという
課題があった。
In addition, in forming an information expression as described above, the empirical information expression acquisition means of learning used is used to perform information processing even if it is difficult to logically configure an information processing algorithm. Although the device can be configured, there is a problem that there is no performance evaluation means such as confirming that there is no illegal output, although the reliability is lower than the logically configured information expression (information processing algorithm). Was.

さらに、この従来の情報処理装置では自由なネットワ
−ク構造を構成することが難しいという課題もある。
Further, there is a problem that it is difficult to form a free network structure in the conventional information processing apparatus.

一方、前に指摘した理想記憶装置アソシアトロンは、
強力な学習アルゴリズムを構成するのが困難であるため
に、内部にパタ−ンの間の相関テ−ブルを作り出してい
るだけで、階層型情報処理装置のように、特徴抽出等の
ような高度な情報処理をすることができないという課題
があった。
On the other hand, the ideal storage device Associatron, which was pointed out earlier,
Because it is difficult to construct a powerful learning algorithm, only a correlation table between patterns is created internally, and a sophisticated table such as feature extraction is used, as in a hierarchical information processing device. There is a problem that it is not possible to carry out information processing.

本発明の目的は、階層型情報処理装置においては、中
間層の情報表現を制御できると同時に学習速度の早い神
経回路を模した情報処理装置を提供し、連想記憶装置に
係るものとして特徴抽出のできる強力な学習アルゴリズ
ムを持った単層型情報処理装置に相当する環型情報処理
装置を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an information processing apparatus which can control the information expression of a hidden layer and, at the same time, simulates a neural circuit having a high learning speed in a hierarchical information processing apparatus. An object of the present invention is to provide a ring-shaped information processing device corresponding to a single-layered information processing device having a powerful learning algorithm that can be used.

課題を解決するための手段 本発明は、神経回路網を模した情報処理装置であっ
て、神経細胞を模し線型変換を行う疑似シナプス結合と
非線形変換を行う非線形素子とを有する疑似神経素子を
複数並べた信号変換回路と、前記信号変換回路への入力
信号と前記信号変換回路からの出力信号と外部からの誤
差信号とを受け前記信号変換回路の疑似シナプス結合を
修正する修正回路と、前記信号変換回路の出力信号の一
部または全てを外部から入力された値に固定する信号固
定回路とを有することを特徴とする情報処理装置を構成
するものである。また、本発明の他の態様では、従来の
神経回路を模した「O型情報処理装配」と、本発明によ
る前述の情報処理装置とこの情報処理装置にランダムな
入力信号を発生するランダムパタ−ン発生回路、出力の
一部もしくは全てを固定する出力固定回路、出力または
入力について収束を判定し収束判定信号を出力する収束
判定回路のうちの少なくとも一つを備える情報処理装置
と、従来の「O型情報処理装置」にランダムな入力信号
を発生するランダムパタ−ン発生回路、出力の一部もし
くは全てを固定する出力固定回路、出力または入力につ
いて収束を判定し収束判定信号を出力する収束判定回路
のうちの少なくとも一つを備えた情報処理装置とを状況
にあわせて使用し、階層状構造、環状構造またはそれら
を組み合わせた構造を有する情報処理装置を構成するも
のである。
Means for Solving the Problems The present invention is an information processing apparatus simulating a neural network, and includes a pseudo-neural element having a pseudo-synaptic connection that performs a linear transformation by imitating a nerve cell and a nonlinear element that performs a non-linear transformation. A plurality of arranged signal conversion circuits, a correction circuit that receives an input signal to the signal conversion circuit, an output signal from the signal conversion circuit, and an error signal from the outside, and corrects pseudo-synaptic coupling of the signal conversion circuit; And a signal fixing circuit for fixing a part or all of the output signal of the signal conversion circuit to a value input from the outside. According to another aspect of the present invention, there is provided an "O-type information processing device" simulating a conventional neural circuit, the above-described information processing device according to the present invention, and a random pattern generating random input signal to the information processing device. An information processing apparatus including at least one of a convergence determination circuit that determines convergence for an output or an input and outputs a convergence determination signal; A random pattern generation circuit for generating a random input signal to the "O-type information processing apparatus", an output fixing circuit for fixing a part or all of the output, a convergence judgment for judging the convergence of the output or input and outputting a convergence judgment signal An information processing device having at least one of the circuits is used in accordance with the situation, and an information processing device having a hierarchical structure, a ring structure, or a combination thereof is used. It constitutes a device.

作用 前述した本発明の構成により、中間層の情報表現を制
御できると同時に、学習速度の速い神経回路を模した情
報処理装置を実現することができる。また、最終出力層
の出力を入力再現とすることにより、特性評価の簡便な
神経回路を模した情報処理装置を構成することができ
る。さらに、環状情報処理装置による強力な学習アルゴ
リズムを持って連想記憶を実現できる。
Operation According to the configuration of the present invention described above, it is possible to control the information expression of the intermediate layer, and at the same time, it is possible to realize an information processing apparatus that imitates a neural circuit having a high learning speed. Further, by using the output of the final output layer as the input reproduction, an information processing apparatus that simulates a neural circuit whose characteristic evaluation is simple can be configured. Furthermore, associative memory can be realized with a powerful learning algorithm by the ring information processing device.

実 施 例 以下、第1図から第4図を用いて本発明の一実施例に
ついて説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図は、中間層の学習を可能にした階層状構造をも
った情報処理装置の概略を示すブロック図であり、符号
1a、1b、1c、1d、1eは信号変換回路を、符号2a、2b、2
c、2d、2eは修正回路を、符号3は誤差編集回路を、符
号4e、4cは誤差計算回路を、符号20は中間学習重み修正
回路を、符号10は中間層の学習を可能にした情報処理装
置をそれぞれ示している。以後、この情報処理装置を
「T(ティ−チ)型情報処理装置」と呼称する。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an information processing apparatus having a hierarchical structure enabling learning of an intermediate layer.
1a, 1b, 1c, 1d, 1e denote signal conversion circuits, and reference numerals 2a, 2b, 2
c, 2d, 2e are correction circuits, 3 is an error editing circuit, 4e and 4c are error calculation circuits, 20 is an intermediate learning weight correction circuit, and 10 is information that enables learning of an intermediate layer. Each of the processing devices is shown. Hereinafter, this information processing apparatus is referred to as a “T (teach) type information processing apparatus”.

次に、第1図を参照しながら、中間層の学習を可能な
階層状構造を持った情報処理装置の動作を説明すると、
学習は、前向きの処理と後向きの処理からなる。なお、
以下の説明においては、誤差逆伝播法に準じて、疑似神
経素子の非線形特性はシグモイド関数で表わされるとし
た。
Next, the operation of the information processing apparatus having a hierarchical structure capable of learning the intermediate layer will be described with reference to FIG.
Learning consists of forward processing and backward processing. In addition,
In the following description, it is assumed that the non-linear characteristic of the quasi-neural element is represented by a sigmoid function according to the back propagation method.

まず、前向きの処理では、入力信号S(i)は信号変
換回路1aと修正回路2aとに送られる。信号変換回路1aは
入力信号S(i)を信号S(1a)に変換し、この信号S
(1a)は修正回路2aと信号変換回路1bとに送られる。信
号変換回路1bは信号S(1a)を信号S(1b)に変換し、
その信号S(1b)を情報処理装置10内の信号変換回路1
c、同情報処理装置10内の中間学習重み修正回路20に含
まれる修正回路2cおよび修正回路2cに送る。「T型情報
処理装置」10の信号変換回路1cは、信号S(1b)を信号
S(1c)に変換し、信号S(1c)を信号変換回路1d、修
正回路2d、中間学盟重み修正回路20の中の誤差計算回路
4cと修正回路2cとに送る。信号変換回路1dおよび修正回
路2dは、信号変換回路1bおよび修正回路2bと同様の処理
を行うが、信号変換回路1eおよび修正回路2eは、信号変
換回路1bおよび修正回路2bの同様の処理とともに、誤差
計算回路4eに出力信号S(o)を送る。
First, in the forward processing, the input signal S (i) is sent to the signal conversion circuit 1a and the correction circuit 2a. The signal conversion circuit 1a converts the input signal S (i) into a signal S (1a),
(1a) is sent to the correction circuit 2a and the signal conversion circuit 1b. The signal conversion circuit 1b converts the signal S (1a) into a signal S (1b),
The signal S (1b) is converted to a signal conversion circuit 1 in the information processing apparatus 10.
c, to the correction circuit 2c and the correction circuit 2c included in the intermediate learning weight correction circuit 20 in the information processing apparatus 10. The signal conversion circuit 1c of the “T-type information processing device” 10 converts the signal S (1b) into the signal S (1c), and converts the signal S (1c) into the signal conversion circuit 1d, the correction circuit 2d, and the weight correction of the intermediate academic association. Error calculation circuit in circuit 20
4c and the correction circuit 2c. The signal conversion circuit 1d and the correction circuit 2d perform the same processing as the signal conversion circuit 1b and the correction circuit 2b, but the signal conversion circuit 1e and the correction circuit 2e, together with the similar processing of the signal conversion circuit 1b and the correction circuit 2b, The output signal S (o) is sent to the error calculation circuit 4e.

後向きの信号処理では、誤差計算回路4eは入力される
入力信号に対応した理想出力信号T(i,1)と信号変換
回路1cからの出力信号S(o)とを比較し、例えば、 D(2e)=−μ(S(o)−T(i,1))、 で示されるような設定された手続きにしたがって誤差信
号D(2e)を求め、誤差信号D(2e)を修正装置2eに送
る。修正回路2eは誤差信号D(2e)を受け、前向き処理
の時に受けた信号S(o)、S(1d)とを用いて、信号
変換回路1e内のj番目の疑似神経素子につながる疑似シ
ナプス結合の強さWji(1e)を、例えば Wji(1e)+D(2e)・S(1e)(1−S(1e)) ・S(1d) に修正する信号M(1e)を信号変換回路1eに送り、誤差
信号D(2d)として、例えば、 ΣDn(2e)・Sn(1e)(1−Sn(1e))・Wn1(1e) を修正回路2dに送る。修正回路2dは修正回路2eと同様な
処理を行なって誤差信号D(2c)を、誤差編集回路3に
送る。
In the backward signal processing, the error calculation circuit 4e compares the ideal output signal T (i, 1) corresponding to the input signal to be input with the output signal S (o) from the signal conversion circuit 1c, for example, D ( 2e) = − μ (S (o) −T (i, 1)), an error signal D (2e) is obtained according to a set procedure as shown in the following expression, and the error signal D (2e) is sent to the correction device 2e. send. The correction circuit 2e receives the error signal D (2e) and uses the signals S (o) and S (1d) received during the forward processing to generate a pseudo synapse connected to the jth pseudo neural element in the signal conversion circuit 1e. A signal M (1e) for correcting the coupling strength Wji (1e) to, for example, Wji (1e) + D (2e) · S (1e) (1−S (1e)) · S (1d) is converted. The error signal D (2d) is sent to the correction circuit 2d, for example, ΣDn (2e) · Sn (1e) (1-Sn (1e)) · Wn1 (1e). The correction circuit 2d performs the same processing as the correction circuit 2e and sends an error signal D (2c) to the error editing circuit 3.

一方、誤差計算回路4cは、入力S(i)の一部または
全てに対応した理想中間出力T(i,2)と信号S(1c)
とを比較し、例えば、 D(m)=−μm(S(1c))−T(i,2))、 で示されるような設定された手続きにしたがって誤差信
号D(m)を求め、誤差信号D(m)を誤差編集回路3
に送る。この場合の信号S(1c)は3個の信号S1(1
c)、S2(1c)、S3(1c)からなるが、理想中間出力T
(i,2)が2個の信号T1(i,2)、T1(i,2)の場合を例
にして、具体的に述べると、誤差信号D(m)は、前述
したような手続きを用いる場合、 D1(m)=−μm(S1(1c))−T(i,2))、 D2(m)=−μm(S2(1c))−T(i,2))、 D3(m)=0 となる。誤差編集回路3は、二つの誤差信号D(2c)と
D(m)を用いて誤差信号D′(2c)を、例えば、 D′(2c)=αD(2c)+βD(m) ここに、α,βは正の定数 と編集し、修正回路2cに送る。また、修正回路2c、2b、
2aは修正回路2eと同様の処理を行うことになる。
On the other hand, the error calculation circuit 4c generates an ideal intermediate output T (i, 2) corresponding to part or all of the input S (i) and a signal S (1c).
And, for example, D (m) = − μm (S (1c)) − T (i, 2)), and an error signal D (m) is obtained according to a set procedure such as Error editing circuit 3 converts signal D (m)
Send to The signal S (1c) in this case is composed of three signals S1 (1c
c), S2 (1c) and S3 (1c), but the ideal intermediate output T
Taking the case where (i, 2) is two signals T1 (i, 2) and T1 (i, 2) as an example, specifically, the error signal D (m) is obtained by the procedure described above. When used, D1 (m) = − μm (S1 (1c)) − T (i, 2)), D2 (m) = − μm (S2 (1c)) − T (i, 2)), D3 (m ) = 0. The error editing circuit 3 uses the two error signals D (2c) and D (m) to convert the error signal D ′ (2c) into, for example, D ′ (2c) = αD (2c) + βD (m) α and β are edited as positive constants and sent to the correction circuit 2c. Also, the correction circuits 2c, 2b,
2a performs the same processing as the correction circuit 2e.

以上のような処理を繰り返し行うことにより、階層上
の構造を持った情報処理装置は、中間にある信号変換回
路1cと最終段の信号変換回路1eからそれぞれ意味のある
出力を行うようになる。
By repeatedly performing the above processing, the information processing apparatus having the hierarchical structure outputs meaningful outputs from the intermediate signal conversion circuit 1c and the final signal conversion circuit 1e.

この神経回路を模した情報処理装置であって、階層状
の構造を持つ情報処理装置に、中間理想信号T(i,2)
として、従来の手法による出力を与え、理想出力T(i,
1)として我々が本当に求めている理想出力を与えれ
ば、従来の手法では、成し遂げられなかった情報処理装
置が、従来の神経回路を模した情報処理装置より少ない
学習回数で実現できる。具体的に言えば、文字認識の前
処理である文字切り出しへの応用の場合であるが、この
場合には、入力には文書の画像デ−タを与え、中間理想
出力に従来手法の文字切り出しの結果を与え、出力層に
理想出力を与えるとよい。これにより、情報処理装置は
従来手法の出力を参照しながら、学習を進めてゆき、よ
り優れた出力を出すようになる。
An information processing apparatus simulating this neural circuit, which has an intermediate ideal signal T (i, 2)
As a result, the output according to the conventional method is given, and the ideal output T (i,
If the ideal output that we really seek is given as 1), the information processing device that could not be achieved by the conventional method can be realized with less learning times than the information processing device that imitates the conventional neural circuit. Specifically, this is a case of application to character segmentation, which is a pre-process of character recognition. In this case, image data of a document is given as input, and character segmentation of the conventional method is used as an intermediate ideal output. And the ideal output should be given to the output layer. As a result, the information processing apparatus proceeds with learning while referring to the output of the conventional method, and outputs a superior output.

第2図および第3図は、本発明による他のタイプの情
報処理装置の実施例を示すブロック図である。なお、以
下の説明においては、混乱を避けるため、各種情報処理
装置を次のように取扱う。第1図に示した情報処理装置
は、「T型情報処理装置」と呼び、「T型情報処理装
置」にランダムパタ−ン発生回路を付加した情報処理装
置を「R(「ランダム)型情報処理装置」、同「T型情
報処理装置」に出力固定回路を付加したものを「F(フ
ィックス)型情報処理装置」、同「T型情報処理装置」
に収束判定回路を付加したものを「J(ジャッジ)型情
報処理装置」、同「T型情報処理装置」に出力固定回路
と収束判定回路を付加したものを「FJ(フィックス・ジ
ャッジ)型情報処理装置」と称する。また、従来の「O
型情報処理装置」にランダムパタ−ン発生回路を付加し
た情報処理装置を「OR(オ−ルドランダム)型情報処
理装置」、同「O型情報処理装置」に出力固定回路を付
加したものを「OF(オ−ルド・フィックス)型情報処理
装置」、同「O型情報処理装置」に収束判定回路を付加
したものを「OJ(オ−ルド・ジャッジ)型情報処理装
置」、同「O型情報処理装置」に出力固定回路を付加し
たものを「OFJ(オ−ルドフィックスジャッジ)型
情報処理装置」とそれぞれ称し、その他同様の呼び方を
する。
FIGS. 2 and 3 are block diagrams showing an embodiment of another type of information processing apparatus according to the present invention. In the following description, in order to avoid confusion, various information processing apparatuses will be handled as follows. The information processing apparatus shown in FIG. 1 is called a "T-type information processing apparatus", and an information processing apparatus in which a random pattern generating circuit is added to the "T-type information processing apparatus" is referred to as "R (" random) type information ". Processing apparatus "and" T-type information processing apparatus "to which an output fixing circuit is added are referred to as" F (fixed) information processing apparatus "and" T-type information processing apparatus ".
A convergence judgment circuit is added to the "J (Judge) type information processing device", and an output fixed circuit and a convergence judgment circuit are added to the "T type information processing device" to the "FJ (fixed judgment) type information". Processing device ". In addition, the conventional "O
An information processing device having a random pattern generation circuit added to the "type information processing device" is referred to as an "OR (old random) information processing device", and an information processing device having the output fixing circuit added to the "O type information processing device". "OJ (old-fix) type information processing device" and "O-type information processing device" with a convergence determination circuit added thereto are referred to as "OJ (old judge) type information processing device" and "O-type information processing device". The type of information processing device to which an output fixing circuit is added is referred to as an "OFJ (old fix judge) type information processing device", respectively, and is similarly referred to.

第2図の符号10は第1図に示したものと同じ構造を有
する情報処理装置であり、5は信号固定回路を、6は収
束判定回路を、11はこれらの信号固定回路5、収束判定
回路6、情報処理装置10からなる「FJ(フィックス・ジ
ャッジ)型情報処理装置」を示す。この「FJ型情報処理
装置11」は、主として環状構造を持った情報処理装置に
用いられるものであるが、次に環状構造を持った同情報
処理装置に用いられた場合の動作を説明する。
Reference numeral 10 in FIG. 2 is an information processing apparatus having the same structure as that shown in FIG. 1, 5 is a signal fixing circuit, 6 is a convergence determining circuit, 11 is a signal fixing circuit 5 and a convergence determining circuit. 1 shows an “FJ (fixed judge) type information processing device” including a circuit 6 and an information processing device 10. The "FJ-type information processing apparatus 11" is mainly used for an information processing apparatus having a ring structure. Next, an operation when used for the information processing apparatus having a ring structure will be described.

信号変換回路1および中間学習重み修正回路20の動作
は、前述した通りである。つまり、信号固定回路5は信
号変換回路からの信号S(1)の一部または全てを入力
される設定信号Fにしたがって信号S′(1)に変換し
て出力するか、もしくは、信号S(1)をそのまま出力
する。信号S(1)が3個の信号S1(1)、S2(1)、
S3(1)によって構成される場合を例にして、この出力
動作を具体的に述べると、設定信号Fが、設定信号S3
(1)を、0.5に固定するというものである場合、信号 S(1)=〔S1(1)、S2(1)、S3(1)〕 は、信号固定回路5によって、信号 S′(1)=〔S1(1)、S2(1)、0.5〕 に変換される。設定信号Fが入力されないときは、信号
固定回路5は、信号S(1)をそのまま出力する。
The operations of the signal conversion circuit 1 and the intermediate learning weight correction circuit 20 are as described above. That is, the signal fixing circuit 5 converts part or all of the signal S (1) from the signal conversion circuit into a signal S ′ (1) according to the input setting signal F and outputs the signal S ′ (1), or outputs the signal S ( 1) is output as it is. The signal S (1) has three signals S1 (1), S2 (1),
This output operation will be specifically described by taking an example of the case where the setting signal S3 (1) is used.
If (1) is fixed at 0.5, the signal S (1) = [S1 (1), S2 (1), S3 (1)] is converted by the signal fixing circuit 5 into the signal S '(1). ) = [S1 (1), S2 (1), 0.5]. When the setting signal F is not input, the signal fixing circuit 5 outputs the signal S (1) as it is.

この「FJ型情報処理装置」が組み込まれた環状構造を
持った情報処理装置に用いられている場合であって、設
定信号Fにしたがって信号固定回路5が信号変換を行っ
ている場合は、信号S(i:1)が信号変換回路1により
変換され、信号S(1:1)は信号変換回路5と収束判定
回路6に送られる。信号変換回路5は、設定信号Fにし
たがって信号S(1:1)の一部または全てを変換し信号
信号S′(1:1)として、収束判定回路6とその他の部
分(図示せず)に送る。収束判定回路6は、信号S(1:
1)と信号S′(1:1)とを比較し、その差が設定よりも
小さい場合にはその他の部分にある制御回路に信号CJ
(収束)を送る。また、設定より大きい場合には、その
他の部分にある制御回路に信号CJ(未収束)を送るけれ
ども、もうひとつの場合として、信号が S(1:k)=S(1:k+1) S′(1:k)=S′(1:k+1) となって装置が安定状態に入る場合がある。この時に
は、収束判定装置6は、制御回路に信号CJ(失敗)を送
る。通常考えられる設定では、制御回路では信号CJ(成
功)または信号CJ(失敗)を受けると処理を停止位す
る。一方、信号CJ(未収束)を受けた場合には処理を続
行し、信号S′(1:1)はその他の部分を通って信号S
(i:2)となって信号変換回路1に戻ってくる。信号変
換回路は信号S(i:2)を信号S(1:2)と変換し、信号
固定回路5と収束判定回路6に送る。以下同様の処理
が、二つの信号の差が設定値より小さくなるか、繰り返
しの回数が設定値を越えるか、信号S(1,n)と信号S
(1,n+1)を差(または信号S′(1,n)と信号S′
(1,n+1)の差)が設定値より小さくなるかまたは設
定値になるまで行われる。
In the case where the “FJ-type information processing device” is used in an information processing device having a ring structure in which the signal fixing circuit 5 performs signal conversion in accordance with the setting signal F, the signal S (i: 1) is converted by the signal conversion circuit 1, and the signal S (1: 1) is sent to the signal conversion circuit 5 and the convergence determination circuit 6. The signal conversion circuit 5 converts a part or all of the signal S (1: 1) according to the setting signal F, and converts the converted signal S ′ (1: 1) into a convergence determination circuit 6 and other parts (not shown). Send to The convergence determination circuit 6 outputs the signal S (1:
1) is compared with the signal S '(1: 1). If the difference is smaller than the set value, the signal CJ is sent to the control circuit in the other part.
Send (convergence). If it is larger than the setting, the signal CJ (unconverged) is sent to the control circuit in the other part, but as another case, the signal is S (1: k) = S (1: k + 1) S ' (1: k) = S '(1: k + 1), and the device may enter a stable state. At this time, the convergence determination device 6 sends a signal CJ (failure) to the control circuit. In a normally conceivable setting, the control circuit stops processing when receiving the signal CJ (success) or the signal CJ (failure). On the other hand, if the signal CJ (unconverged) is received, the processing is continued, and the signal S '(1: 1) passes through the other parts to the signal SJ.
It returns to the signal conversion circuit 1 as (i: 2). The signal conversion circuit converts the signal S (i: 2) into a signal S (1: 2) and sends the signal S (i: 2) to the signal fixing circuit 5 and the convergence determination circuit 6. Thereafter, the same processing is performed, the difference between the two signals becomes smaller than the set value, the number of repetitions exceeds the set value, the signal S (1, n) and the signal S
(1, n + 1) is subtracted from the difference (or signal S '(1, n) and signal S'
Until ((difference of (1, n + 1)) becomes smaller than the set value or becomes the set value.

第3図の符号10は第1図に示したのと同じ構造を有す
る「T型情報処理装置」であり、7は制御信号CRを受け
てランダムな信号S(r)を発生させるランダムパタ−
ン発生回路を、12はこれらのランダムパタ−ン発生回路
7および「T型情報処理装置」10からなる「R型情報処
理装置」である。
Reference numeral 10 in FIG. 3 denotes a "T-type information processing apparatus" having the same structure as shown in FIG. 1, and 7 denotes a random pattern for receiving a control signal CR and generating a random signal S (r).
Reference numeral 12 denotes an "R-type information processing device" comprising the random pattern generation circuit 7 and the "T-type information processing device" 10.

第4図は種々の情報処理装置を用いて構成した本発明
による連想記憶装置の実施例であり、符号11a、11bは
「FJ型情報処理装置」を、15a、15b、15cは「O型情報
処理装置」を、19は「OT型情報処理装置」をそれぞれ示
し、また、符号7はランダムパタ−ン発生回路、17はラ
ンダムパタ−ン発生回路7と「O型情報処理装置」から
構成される「OR(オ−ルドランダム)型情報処理装
置」、8は制御装置である。
FIG. 4 shows an embodiment of an associative memory device according to the present invention constituted by using various information processing devices. Reference numerals 11a and 11b denote "FJ type information processing devices", and 15a, 15b and 15c denote "O type information". 19, an OT-type information processing device. Reference numeral 7 denotes a random pattern generation circuit, and reference numeral 17 denotes a random pattern generation circuit 7 and an O-type information processing device. "OR (old random) type information processing device", 8 is a control device.

第4図の連想記憶装置の動作を、“物”の名前と色と
形を記憶させる場合を例として説明すると、連想記憶の
書き込みは、“物”の名前に対応した信号S(i)を入
力信号として「OR型情報処理装置」17に、理想出力信号
として「OT型情報処理装置」19に入力し、“物”の形に
対応した信号T(1)を理想出力信号として「FJ型情報
処理装置」11aに入力し、“物”の色に対応した信号T
(2)を理想出力信号として「FJ型情報処理装置」11b
に入力する。「FJ型情報処理装置」11a、11b内の信号固
定回路(図は11aの信号固定回路5のみを示してある)
への設定信号は入力しない。この環境では、第2図を用
いて説明した階層型情報処理装置と同様の学習を行うこ
とで、連想記憶を疑似シナプス結合の強さに書き込むこ
とができる。
The operation of the associative memory device shown in FIG. 4 will be described by taking as an example a case where the name, color and shape of an "object" are stored. The associative memory writes the signal S (i) corresponding to the name of the "object". An "OR type information processing device" 17 is input as an input signal and an "OT type information processing device" 19 is input as an ideal output signal, and a signal T (1) corresponding to the shape of an "object" is output as an "FJ type" as an ideal output signal. Signal T corresponding to the color of the "object"
"FJ-type information processing device" 11b with (2) as ideal output signal
To enter. Signal fixing circuit in "FJ type information processing apparatus" 11a, 11b (only the signal fixing circuit 5 of 11a is shown in the figure)
Is not input. In this environment, by performing the same learning as the hierarchical information processing apparatus described with reference to FIG. 2, the associative memory can be written to the strength of the pseudo-synaptic connection.

連想記憶の想起は、次のようにして行われる。まず、
“物”の形から“物”の名前を想起する場合は、検索し
ない“物”の形に対応した設定信号F(1)を「FJ型情
報処理装置」11aのなかの信号固定回路5に入力する。
そして、制御回路8にランダムパタ−ン発生回路7を動
かすために信号CLを送り、それを受けた制御回路8は信
号CR(オン)をランダムパタ−ン発生回路7に送る。ラ
ンダムパタ−ン発生回路7は信号CR(オン)を受け、ラ
ンダムな信号S(r)を「O型情報処理装置」15aに送
り、停止する。「O型情報処理装置」15aは信号S
(r)を信号S(1)に変換し、「FJ型情報処理装置」
11aの中の「T型情報処理装置」10に送る。「T型情報
処理装置」10は、信号S(1)を信号S(2)に変換し
て信号固定回路5と収束判定回路6に送る。信号固定回
路5は前述したように信号S(2)を設定信号F(1)
にしたがって信号S(3)に変換し、収束判定回路6と
「O型情報処理装置」15bに送る。以下、信号S(3)
は、外部出力、“物”の色S(5)、“物”の名前S
(7)を出力しながら、いくつかの情報処理装置を通っ
て信号S(7)となって「O型情報処理装置」15aに再
び入力される。この処理ル−プの間、収束判定回路6
は、信号S(2)とS(3)を受け、前述したように、
信号CJ1(収束/未収束/失敗)を制御回路8に出力し
続ける。制御回路8は、信号CJ1(収束)または信号CJ
(失敗)が入力されるか、信号CJ1の入力回路が設定値
を越えるまでは処理ル−プを続行させる。CJ1(収束)
が入力された場合には、記憶想起が成功したという信号
SR(成功)という信号を、信号CJ1(失敗)が入力され
た場合、または処理回数が設定図数を越えた場合には、
記憶想起が失敗したという信号SR(失敗)をそれぞれ出
力する。ここで、信号CJ1(失敗)を受けたとき、制御
装置8はランダムパタ−ン発生回路7にCR(オン)を送
り再び同様の処理を行うように設定することもできる。
Recall of associative memory is performed as follows. First,
When recalling the name of “object” from the shape of “object”, the setting signal F (1) corresponding to the shape of “object” not to be searched is sent to the signal fixing circuit 5 in the “FJ-type information processing device” 11a. input.
Then, a signal CL is sent to the control circuit 8 to operate the random pattern generation circuit 7, and the control circuit 8 receiving the signal CL sends a signal CR (ON) to the random pattern generation circuit 7. The random pattern generation circuit 7 receives the signal CR (ON), sends a random signal S (r) to the "O-type information processing device" 15a, and stops. "O-type information processing device" 15a is signal S
(R) is converted to a signal S (1), and the "FJ-type information processing apparatus"
Send to "T-type information processing device" 10 in 11a. The “T-type information processing device” 10 converts the signal S (1) into a signal S (2) and sends the signal S (2) to the signal fixing circuit 5 and the convergence determining circuit 6. The signal fixing circuit 5 converts the signal S (2) into the setting signal F (1) as described above.
To the signal S (3), and sends it to the convergence determination circuit 6 and the “O-type information processing device” 15b. Hereinafter, the signal S (3)
Is the external output, the color of the "thing" S (5), the name of the "thing" S
While outputting (7), the signal passes through some information processing devices, becomes a signal S (7), and is input again to the “O-type information processing device” 15a. During this processing loop, the convergence determination circuit 6
Receives the signals S (2) and S (3) and, as described above,
The signal CJ 1 (convergence / unconvergence / failure) is continuously output to the control circuit 8. The control circuit 8 outputs the signal CJ 1 (convergence) or the signal CJ 1
Or (failure) is input, to the input circuit of the signal CJ 1 exceeds the set value processing Le - to continue the flop. CJ 1 (convergence)
Is input, a signal that the memory recall was successful
If the signal of SR (success) is input when the signal CJ 1 (failure) is input or the number of processing exceeds the set figure,
A signal SR (failure) indicating that the memory recall has failed is output. Here, when the signal CJ 1 (failure) is received, the control device 8 can send a CR (ON) to the random pattern generation circuit 7 so as to perform the same processing again.

検索結果が不満な場合には、制御回路8に再び信号CL
を送って同様の処理を行えばよい。
If the search result is not satisfactory, the control circuit 8 sends the signal CL again.
And perform the same processing.

特別の例であるが、環型情報処理装置を階層型情報処理
装置的に使うと、情報処理装置の不正出力確認を行うこ
とができる。環型情報処理装置の最終出力層の理想出力
信号は装置への入力信号であることから、これを入力再
現層と考え、中間層を出力層と考える。連想記憶装置の
記憶想起の手法によって、出力層において出力信号を固
定し、入力再現層の出力信号を求めれば、出力信号に対
する入力信号を得ることができる。これにより、神経回
路を模した情報処理装置の性能評価を的確に行うことが
可能となる。
As a special example, if the ring-shaped information processing apparatus is used as a hierarchical information processing apparatus, unauthorized output confirmation of the information processing apparatus can be performed. Since the ideal output signal of the final output layer of the ring type information processing device is an input signal to the device, it is considered as an input reproduction layer, and the intermediate layer is considered as an output layer. If the output signal is fixed in the output layer and the output signal of the input reproduction layer is determined by the memory recall method of the associative memory device, the input signal corresponding to the output signal can be obtained. This makes it possible to accurately evaluate the performance of the information processing device imitating a neural circuit.

なお、前述した実施例、または本発明の請求項に記載
された任意の回路およびその一部を、プログラムによっ
て代用することができる。すなわち、本発明は装置のよ
うにハ−ドウエアで構成することも、コンピュ−タプロ
グラムのようにソフトウエアによって構成することも、
それらを組み合わせたハイブリッドシステムとしても構
成することができる。
The above-described embodiment or any of the circuits described in the claims of the present invention and a part thereof can be substituted by a program. That is, the present invention can be implemented by hardware such as an apparatus, or by software such as a computer program.
It can also be configured as a hybrid system combining them.

また、疑似シナプス結合の強さを変える回路について
動作を分かりやすく説明するために、以上の説明では、
各層ごとに分離して説明したが、装置構成上の一体とし
た回路またはプログラム等であっても、同等の動作をさ
せることは可能である。その他、信号変換回路と修正回
路を一体として構成することもできる。このように、本
発明の回路をいくつかまとめて一つの回路またはブロッ
クとし同等の動作をさせることもできる。特に一般のコ
ンピュ−タの上のプログラムにおいて本発明を実現する
のは容易である。
In addition, in order to easily explain the operation of the circuit that changes the strength of the pseudo-synaptic connection, in the above description,
Although described separately for each layer, the same operation can be performed even with an integrated circuit or program in the device configuration. In addition, the signal conversion circuit and the correction circuit can be configured integrally. As described above, several circuits of the present invention can be integrated into one circuit or block to perform the same operation. Particularly, it is easy to realize the present invention in a program on a general computer.

また、前述した各情報処理装置は、それ自体だけでも
動作当することができるし、何層に積層したものであっ
てもよいし、もっと複雑な構造を持ったものであっても
構わない。
Each of the information processing devices described above can operate by itself, may be stacked in any number of layers, or may have a more complicated structure.

さらに、前述した実施例の説明は、学習アルゴリズム
としてよく知られた誤差逆伝播法およびそれを拡張した
ものに基ずいて行なったが、本発明は学習アルゴリズム
をそれらの限定するものではない。
Further, the description of the above-described embodiments has been made based on the error back-propagation method well-known as a learning algorithm and an extension thereof, but the present invention does not limit the learning algorithm.

発明の効果 以上に述べたように、本発明は、神経回路を模した信
号変換回路と、従来の重み修正回路に代えて、例えば教
師信号と出力信号を受けて設定された評価関数にしたが
って両者の誤差を計算する誤差計算回路と、ふたつ以上
の誤差を設定された重みで加算して重み修正回路に誤差
信号を送る加算回路と、加算回路からの誤差信号を受け
て前記信号変換回路の特性を修正する誤差信号を出力す
る修正回路とからなる中間層重み修正回路を用いて神経
回路を模した情報処理装置を構成するものである。ま
た、従来の神経回路を模した情報処理装置と、前述した
情報処理装置と、この情報処理装置にランダムな入力信
号を発生するランダムパタ−ン発生回路、出力の一部も
しくは全てを固定する出力固定回路、出力または入力に
ついて収束を判定し収束判定信号を出力する収束判定回
路のうちの少なくとも一つを備えた情報処理装置と、従
来の情報処理装置にランダムな入力信号を発生するラン
ダムパタ−ン発生回路、出力の一部もしくは全てを固定
する出力固定回路、出力または入力について収束を判定
し収束判定信号を出力する収束判定回路のうちの少なく
とも一つを備えた情報処理装置とを状況にあわせて選択
し、階層状構造、環状構造またはそれらを組み合わせた
構想を有する情報処理装置を構成するものである。した
がって、このような構成によれば、中間層の情報表現を
制御できると同時に、学習速度の速い神経回路を模した
情報処理装置を実現することができる。また、本発明に
よれば、最終出力層の出力を入力再現することにより、
特性評価の簡便な神経回路を模した情報処理装置を構成
することができる。さらに、本発明によれば、環状ネッ
トワ−クによる強力な学習アルゴリズムを持った連想記
憶装置を構成することができる。
Effect of the Invention As described above, the present invention provides both a signal conversion circuit simulating a neural circuit and a conventional weight correction circuit, for example, according to an evaluation function set by receiving a teacher signal and an output signal. An error calculation circuit that calculates an error of the signal, an addition circuit that adds two or more errors with a set weight and sends an error signal to a weight correction circuit, and a characteristic of the signal conversion circuit that receives an error signal from the addition circuit. The information processing apparatus simulates a neural circuit using an intermediate layer weight correction circuit including a correction circuit that outputs an error signal that corrects the error. Also, an information processing apparatus simulating a conventional neural circuit, the above-described information processing apparatus, a random pattern generation circuit for generating a random input signal to the information processing apparatus, and an output for fixing a part or all of the output An information processing apparatus including at least one of a fixed circuit, a convergence determination circuit for determining convergence of an output or an input, and outputting a convergence determination signal, and a random pattern for generating a random input signal to a conventional information processing apparatus And a data processing device having at least one of a convergence determination circuit that determines convergence of an output or an input and outputs a convergence determination signal. The information processing apparatus is also selected and configured to have a hierarchical structure, an annular structure, or a concept combining these. Therefore, according to such a configuration, it is possible to control the information expression of the intermediate layer, and at the same time, it is possible to realize an information processing device that imitates a neural circuit having a high learning speed. Further, according to the present invention, by reproducing the input of the output of the final output layer,
It is possible to configure an information processing device that imitates a neural circuit that is easy to evaluate characteristics. Further, according to the present invention, it is possible to configure an associative memory device having a powerful learning algorithm based on a ring network.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による階層状構造を持った情報処理装置
の概念を示すブロック図、第2図および第3図は本発明
による他のタイプの情報処理装置のブロック図、第4図
は本発明による連想記憶装置のブロック図、第5図は従
来の疑似神経素子の概念図、第6図は従来の疑似神経素
子を組み合せた信号変換回路のブロック図、第7図は従
来の「O(オ−ルド)型情報処理装置」のブロック図、
第8図は3層階層状の「O(オ−ルド)型情報処理装
置」をもつ従来の情報処理装置のブロック図、第9図は
従来の連想記憶装置のブロック図である。 1,1a,1b,1c,1d,1e,1x,1y,1z,1as……信号変換回路、2,2
a,2b,2c,2d,2e,2x,2y,2z……修正回路、3……誤差編集
回路、4c,4e,4z……誤差計算回路、5……信号固定回
路、6……収束判定回路、7……ランダムパタ−ン発生
回路、8……制御装置、10……T型情報処理装置、11,1
1a,11b……FJ型情報処理装置、12……R型情報処理装
置、15,15a,15b,15c,15x,15y……O型情報処理装置、19
……OT型情報処理装置、20……中間学習重み修正回路、
21as……書換え回路、22as……シナプス結合編集回路、
23as……記憶装置。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing the concept of an information processing apparatus having a hierarchical structure according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are blocks of another type of information processing apparatus according to the present invention. FIG. 4, FIG. 4 is a block diagram of an associative memory device according to the present invention, FIG. 5 is a conceptual diagram of a conventional pseudo-nerve element, FIG. 6 is a block diagram of a signal conversion circuit combining a conventional pseudo-nerve element, FIG. The figure is a block diagram of a conventional "O (old) type information processing apparatus",
FIG. 8 is a block diagram of a conventional information processing apparatus having a three-layer "O (old) type information processing apparatus", and FIG. 9 is a block diagram of a conventional associative memory device. 1,1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1x, 1y, 1z, 1as ...... signal conversion circuit, 2,2
a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2x, 2y, 2z ... Correction circuit, 3 ... Error editing circuit, 4c, 4e, 4z ... Error calculation circuit, 5 ... Signal fixing circuit, 6 ... Convergence judgment Circuit 7, Random pattern generation circuit 8, Control device 10, T-type information processing device 11,
1a, 11b FJ-type information processing device, 12 R-type information processing device, 15, 15a, 15b, 15c, 15x, 15y O-type information processing device, 19
…… OT type information processing device, 20 …… Intermediate learning weight correction circuit,
21as ... rewriting circuit, 22as ... synapse connection editing circuit,
23as …… a storage device.

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】神経回路網を模した情報処理装置であっ
て、神経細胞を模し線型変換を行う疑似シナプス結合と
非線形変換を行う非線形素子とを有する疑似神経素子を
複数並べた信号変換回路と、前記信号変換回路への入力
信号と前記信号変換回路からの出力信号と外部からの誤
差信号とを受け前記信号変換回路の疑似シナプス結合を
修正する修正回路と、前記信号変換回路の出力信号の一
部または全てを外部から入力された値に固定する信号固
定回路とを有することを特徴とする情報処理装置。
An information processing apparatus simulating a neural network, comprising: a signal conversion circuit in which a plurality of pseudo neural elements each having a pseudo synaptic connection for performing a linear transformation and a nonlinear element for performing a non-linear transformation are arranged. A correction circuit that receives an input signal to the signal conversion circuit, an output signal from the signal conversion circuit, and an external error signal, and corrects a pseudo-synaptic connection of the signal conversion circuit; and an output signal of the signal conversion circuit. And a signal fixing circuit for fixing a part or all of the values to a value input from the outside.
【請求項2】前記シナプス結合を修正する誤差信号は、
複数の誤差信号を編集して得られることを特徴とする請
求項1記載の情報処理装置。
2. An error signal for modifying the synaptic connection,
2. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the information processing apparatus is obtained by editing a plurality of error signals.
【請求項3】神経回路網を模した情報処理装置であっ
て、神経細胞を模し線型変換を行う疑似シナプス結合と
非線形変換を行う非線形素子とを有する疑似神経素子を
複数並べた信号変換回路と、前記信号変換回路への入力
信号と前記信号変換回路からの出力信号と外部からの誤
差信号とを受け前記信号変換回路の疑似シナプス結合を
修正する修正回路とからなる0型情報処理装置と、請求
項2記載の情報処理装置とを結合したことを特徴とする
情報処理装置。
3. An information processing apparatus simulating a neural network, comprising: a signal conversion circuit in which a plurality of pseudo neural elements having a pseudo synapse connection for performing a linear transformation and a nonlinear element for performing a non-linear transformation are arranged. A 0-type information processing apparatus comprising: a correction circuit that receives an input signal to the signal conversion circuit, an output signal from the signal conversion circuit, and an error signal from the outside and corrects a pseudo-synaptic connection of the signal conversion circuit; An information processing apparatus characterized by being combined with the information processing apparatus according to claim 2.
【請求項4】0型情報処理装置と請求項2記載の情報処
理装置との結合は、階層状に結合したことを特徴とする
請求項3記載の情報処理装置。
4. The information processing apparatus according to claim 3, wherein the 0-type information processing apparatus and the information processing apparatus according to claim 2 are connected in a hierarchical manner.
【請求項5】0型情報処理装置と請求項2記載の情報処
理装置との結合は、信号が循環するように環状に結合し
たことを特徴とする請求項3記載の情報処理装置。
5. The information processing apparatus according to claim 3, wherein the 0-type information processing apparatus and the information processing apparatus according to claim 2 are coupled in a ring shape so that signals circulate.
【請求項6】0型情報処理装置と請求項2記載の情報処
理装置との結合は、信号が循環するように環状による結
合と階層状による結合とを組み合わせたことを特徴とす
る請求項3記載の情報処理装置。
6. A connection between the 0-type information processing apparatus and the information processing apparatus according to claim 2, wherein a combination of an annular connection and a connection of a hierarchical structure are combined so as to circulate a signal. An information processing apparatus according to claim 1.
【請求項7】情報処理装置の情報処理状態が収束したか
否かを判定する収束判定回路を有することを特徴とする
請求項5または6記載の情報処理装置
7. The information processing apparatus according to claim 5, further comprising a convergence determination circuit that determines whether or not the information processing state of the information processing apparatus has converged.
【請求項8】収束判定は、前記信号固定回路への入力信
号と前記信号固定回路からの出力信号とを比較し情報処
理装置の状態の収束を判定することを特徴とする請求項
7記載の情報処理装置。
8. The convergence determination according to claim 7, wherein the convergence of the state of the information processing device is determined by comparing an input signal to the signal fixing circuit with an output signal from the signal fixing circuit. Information processing device.
【請求項9】収束の判定は、信号変換回路の出力信号と
1情報処理時間単位の同信号変換回路の出力信号とを比
較することによって行われることを特徴とする請求項7
記載の情報処理装置。
9. The convergence determination is performed by comparing the output signal of the signal conversion circuit with the output signal of the same signal conversion circuit in one information processing time unit.
An information processing apparatus according to claim 1.
【請求項10】制御信号を受けて情報処理装置にランダ
ムな入力信号を入力するランダムパタ−ン発生回路を有
することを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載
の情報処理装置。
10. The information processing apparatus according to claim 5, further comprising a random pattern generation circuit for receiving a control signal and inputting a random input signal to the information processing apparatus.
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