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JP3264686B2 - Neural network device - Google Patents
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JP3264686B2 - Neural network device - Google Patents

Neural network device

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JP3264686B2
JP3264686B2 JP00993192A JP993192A JP3264686B2 JP 3264686 B2 JP3264686 B2 JP 3264686B2 JP 00993192 A JP00993192 A JP 00993192A JP 993192 A JP993192 A JP 993192A JP 3264686 B2 JP3264686 B2 JP 3264686B2
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neural networks
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、神経回路網装置、特に
その神経回路網からの出力の信頼性を判断するための構
成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a neural network device, and more particularly to an arrangement for determining the reliability of an output from the neural network.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば特開平1-183763号公報
に開示されているように、学習により構築された神経回
路網を備えた神経回路網装置が知られているが、この装
置における神経回路網は、学習およびテストした入力に
対してのみ出力が保証されており、未学習入力に対して
はどのような出力を出すか全く予測がつかない。このた
め、例えば、プリンタ印字の1から9までの数字を記憶
する数字認識装置を神経回路網で学習により構築するた
めには、まず、印字品質の異なる数種類の数字を学習用
入力とした学習を行い、次に、これら学習用入力とは異
なる印字品質の数字をテスト入力として与え、このとき
人間が期待する出力がでるかどうかをテストし、このテ
スト結果が期待する出力でないときは、上記テスト入力
を学習用入力につけ加え新たに学習を繰り返す、という
手法がとられている。これは、未学習の入力に対して神
経回路網の出力が妥当であるかどうかの判断が人間にし
かできないためである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-183763, a neural network device having a neural network constructed by learning is known. The output of the network is guaranteed only for learned and tested inputs, and there is no way to predict what output will be given to unlearned inputs. For this reason, for example, in order to construct a number recognition device that stores numbers 1 to 9 of a printer print by learning using a neural network, first, learning using several types of numbers having different print qualities as learning inputs is performed. Then, a number with a print quality different from these learning inputs is given as a test input. At this time, a test is performed to determine whether or not the output expected by humans is obtained. A method is employed in which an input is added to a learning input and learning is newly repeated. This is because only humans can judge whether the output of the neural network is appropriate for an unlearned input.

【0003】しかしながら、このような従来の神経回路
網装置においては次のような問題がある。すなわち、人
間がテスト入力に対する出力の妥当性判断を行わなけれ
ばならず、また、神経回路網は、既学習入力,テスト入
力,未学習入力のいかんにかかわらず、入力が提示され
れば必ず何らかの出力を出すのに対し、その出力が妥当
かどうかを神経回路網装置自らは判断できないため、学
習およびテスト時に想定しなかった入力が予想される環
境下では、信頼性の点で問題がある。
However, such a conventional neural network device has the following problems. That is, humans must judge the validity of the output with respect to the test input, and the neural network must always provide some kind of input regardless of whether it is a learned input, a test input, or an unlearned input. Although the neural network device itself cannot determine whether the output is valid or not, the reliability is problematic in an environment in which an input that was not assumed during learning and testing is expected.

【0004】これに対し、本出願人による先願である特
願平2-262076号の明細書に開示されているように、学習
成立時の神経回路網学習要素(シナプス伝達効率)が互
いに異なる複数の神経回路網を設け、これら各神経回路
網にそれぞれ同一パターンの入力を与えたときのこれら
各神経回路網からの出力相互間のパターンの一致度を検
出し、この一致度に基づいて各神経回路網の出力の信頼
性を判断するようにすれば、神経回路網の出力の信頼性
を装置自らが判断することが可能である。
On the other hand, as disclosed in the specification of Japanese Patent Application No. 2-262076 filed by the present applicant, the neural network learning elements (synaptic transmission efficiency) at the time of learning establishment are different from each other. A plurality of neural networks are provided, and when the same pattern of input is given to each of the neural networks, the degree of pattern matching between outputs from the respective neural networks is detected, and based on the degree of matching, If the reliability of the output of the neural network is determined, the device itself can determine the reliability of the output of the neural network.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな神経回路網装置にあっては、学習成立時の学習要素
を各神経回路網相互間で異ならせるため、予め、乱数等
を用いて学習要素が異なる複数種類の神経回路網を作成
しておくこと(初期化)が必要であり、また、学習前に
複数神経回路網の学習要素が同一かどうかを調べる必要
があるなどの問題点があり、大量生産が困難であった。
However, in such a neural network device, a learning element at the time of learning establishment differs between neural networks in order to make learning elements different from each other in advance by using a random number or the like. It is necessary to create multiple types of neural networks (initialization) that differ from each other, and it is necessary to check whether the learning elements of multiple neural networks are the same before learning. , Mass production was difficult.

【0006】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであって、神経回路網の出力の信頼性を装置自らが
判断することができ、しかも容易に大量生産することが
できる神経回路網装置を提供することを目的とするもの
である。
The present invention has been made in view of such circumstances, and a neural network which can judge the reliability of the output of the neural network by itself and which can be easily mass-produced. It is intended to provide a device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る神経回路網
装置は、神経回路網の構成に工夫を施すことにより、学
習要素を各神経回路網相互間で異ならせるための乱数等
を用いた初期化作業を不要とし、もって上記目的達成を
図るようにしたものである。
The neural network device according to the present invention uses a random number or the like for making learning elements different between neural networks by devising the configuration of the neural network. This eliminates the need for initialization work, thereby achieving the above object.

【0008】すなわち、請求項1記載の神経回路網装置
は、複数の神経回路網と、これら各神経回路網にそれぞ
れ同一パターンの入力を与えたときのこれら各神経回路
網からの出力相互間のパターンの一致度を検出する一致
度検出手段と、この一致度検出手段により検出された一
致度に基づいて前記各神経回路網の出力の信頼性を判断
する信頼性判断手段とを備えてなり、前記各神経回路網
には、該神経回路網への入力のパターンをこれら各神経
回路網毎に異なる変換態様で変換する入力情報表現変換
手段が設けられていることを特徴とするものである。
That is, in the neural network device according to the first aspect, a plurality of neural networks and an output from each of the neural networks when an input of the same pattern is given to each of the neural networks. A coincidence detecting means for detecting the degree of coincidence of the pattern, and a reliability judging means for judging the reliability of the output of each of the neural networks based on the degree of coincidence detected by the degree of coincidence detecting means, Each of the neural networks is provided with input information expression conversion means for converting an input pattern to the neural network in a different conversion mode for each of the neural networks.

【0009】また、請求項2記載の発明は、上記「入力
情報表現変換手段」に代えて、各神経回路網には、該神
経回路網からの出力のパターンをこれら各神経回路網毎
に異なる変換態様で変換する出力情報表現変換手段が設
けられていることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in place of the "input information expression conversion means", the output patterns from the neural networks are different for each of the neural networks. An output information representation conversion means for converting in a conversion mode is provided.

【0010】上記「信頼性判断手段」は、一致度検出手
段により各神経回路網からの出力がすべて一致したこと
が検出されたとき、各神経回路網の出力に信頼性ありの
判断をし、それ以外のときには信頼性なしの判断をする
ような構成としてよいことはもちろんであるが、各神経
回路網からの出力相互間のパターンの一致度が所定の基
準値以上であるか否かにより信頼性有無の判断をするよ
うにしてもよい。この場合における上記「各神経回路網
の出力の信頼性」の判断の態様としては、各神経回路網
毎にそれぞれ信頼性有無の判断を行うようにしてもよい
し、上記複数の神経回路網全体としての信頼性有無の判
断あるいは信頼性の程度の判断を行うようにしてもよ
い。
The above-mentioned "reliability judging means" judges that the output of each neural network is reliable when it is detected by the coincidence detecting means that all outputs from the neural networks match. In other cases, it is of course possible to adopt a configuration that makes a judgment of no reliability. However, the reliability is determined based on whether or not the pattern matching between the outputs from the respective neural networks is equal to or greater than a predetermined reference value. It may be determined whether or not there is sex. In this case, the mode of the determination of the “reliability of output of each neural network” may be such that determination of the presence or absence of reliability is performed for each neural network, or the plurality of neural networks as a whole may be determined. It is also possible to judge whether there is reliability or to judge the degree of reliability.

【0011】[0011]

【発明の作用および効果】上記構成に示すように、複数
の神経回路網に同一の入力を与えたときの出力の一致度
が検出され、この一致度に基づいて各神経回路網からの
出力の信頼性の判断がなされるようになっているので、
人間の判断に頼ることなく、神経回路網装置自ら各神経
回路網からの出力の信頼性を判断することができる。し
たがって、神経回路網装置からの最終的な出力について
も、信頼性ありとの保証がなされた出力または信頼性の
程度が明らかにされた出力を得ることができ、神経回路
網装置の信頼性を飛躍的に向上させることができる。
As described above, the coincidence of the output when the same input is given to a plurality of neural networks is detected, and the output of each neural network is determined based on the coincidence. Because trust decisions are being made,
The neural network device itself can determine the reliability of the output from each neural network without relying on human judgment. Therefore, with respect to the final output from the neural network device, it is possible to obtain an output that is guaranteed to be reliable or an output whose degree of reliability has been clarified, thereby reducing the reliability of the neural network device. It can be dramatically improved.

【0012】しかも、請求項1記載の発明によれば、上
記各神経回路網には、該神経回路網への入力のパターン
をこれら各神経回路網毎に異なる変換態様で変換する入
力情報表現変換手段が設けられているので、神経回路網
自体は学習前の学習要素が各神経回路網相互間で同一で
あっても、入力情報表現変換手段をも含めた神経回路網
の状態では、学習前の学習要素は各神経回路網相互間で
異なったものとなる。したがって、神経回路網自体とし
ては、学習前の学習要素が異なるものを作る必要がな
く、また、学習前に各神経回路網の学習要素が同一かど
うか調べる必要もなくなる。
According to the first aspect of the present invention, each of the neural networks has an input information representation conversion for converting an input pattern to the neural network in a different conversion mode for each of the neural networks. Since the neural network itself includes learning means, even if the learning elements before learning are the same among the neural networks, the neural network itself including the input information expression converting means does not perform the learning before learning. Are different among the neural networks. Therefore, as the neural network itself, there is no need to create different learning elements before learning, and it is not necessary to check whether the learning elements of each neural network are the same before learning.

【0013】同様に、請求項2記載の発明によれば、上
記各神経回路網には、該神経回路網からの出力のパター
ンをこれら各神経回路網毎に異なる変換態様で変換する
出力情報表現変換手段が設けられているので、神経回路
網自体は学習前の学習要素が各神経回路網相互間で同一
であっても、出力情報表現変換手段をも含めた神経回路
網の状態では、学習前の学習要素は各神経回路網相互間
で異なったものとなる。したがって、神経回路網自体と
しては、学習前の学習要素が異なるものを作る必要がな
く、また、学習前に各神経回路網の学習要素が同一かど
うか調べる必要もなくなる。
Similarly, according to the second aspect of the present invention, each of the neural networks has an output information expression for converting an output pattern from the neural network in a different conversion mode for each of the neural networks. Since the conversion means is provided, even if the learning elements before learning are the same between the respective neural networks, the neural network itself is in a state of the neural network including the output information expression conversion means. The previous learning element will be different between each neural network. Therefore, as the neural network itself, there is no need to create different learning elements before learning, and it is not necessary to check whether the learning elements of each neural network are the same before learning.

【0014】なお、上記入力情報表現手段および出力情
報表現手段を併用してもよい。
The input information expressing means and the output information expressing means may be used in combination.

【0015】このように、本発明に係る神経回路網装置
は、各神経回路網の構成に工夫が施されているので、学
習要素を各神経回路網相互間で異ならせるための乱数等
を用いた初期化作業が不要であり、したがって、神経回
路網の出力の信頼性を装置自らが判断することができる
のみならず、同一の素子を大量に作成するLSI技術の
利点を利用できるため、これを容易に大量生産すること
ができる。
As described above, in the neural network device according to the present invention, since the configuration of each neural network is devised, a random number or the like for making learning elements different between neural networks is used. This eliminates the need for initialization work, so that not only can the device itself determine the reliability of the output of the neural network, but also the advantage of LSI technology that creates a large number of identical elements can be used. Can be easily mass-produced.

【0016】[0016]

【実施例】以下添付図面を参照しながら本発明の実施例
について詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0017】図1は、本発明に係る神経回路網装置の第
1実施例を示す全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a neural network device according to the present invention.

【0018】この神経回路網装置は、4つの神経回路網
1,2,3,4と、これら各神経回路網1〜4にそれぞ
れ同一パターンの入力を与えたときのこれら各神経回路
網1〜4からの出力相互間の一致度を検出する一致度検
出手段5と、この一致度検出手段5により検出された一
致度に基づいて各神経回路網1〜4の出力の信頼性を判
断する信頼性判断手段6とを備えてなり、各神経回路網
1〜4には、該神経回路網1〜4への入力のパターンを
これら各神経回路網1〜4毎に異なる変換態様で変換す
るためのプログラム可能回路7〜10(入力情報表現変
換手段)が設けられている。
This neural network device has four neural networks 1, 2, 3, 4 and these neural networks 1 to 4 when the same pattern of input is given to each of the neural networks 1 to 4. 4 for detecting the degree of coincidence between the outputs of the neural network 4 and the reliability for determining the reliability of the output of each of the neural networks 1 to 4 based on the degree of coincidence detected by the degree of coincidence detecting means 5 Gender judging means 6 for converting the input patterns to the neural networks 1 to 4 in different conversion modes for each of the neural networks 1 to 4 Are provided. The programmable circuits 7 to 10 (input information expression conversion means) are provided.

【0019】各神経回路網1〜4は、図2に示すよう
に、入力層,中間層および出力層の3層からなり、これ
ら各層はそれぞれ6個、3個、4個の神経細胞からなっ
ている。
As shown in FIG. 2, each of the neural networks 1 to 4 is composed of three layers, an input layer, an intermediate layer, and an output layer. Each of these layers is composed of 6, 3, and 4 neurons. ing.

【0020】上記各神経回路網1〜4および各プログラ
ム可能回路7〜10は、それぞれ1チップの素子で構成
されている。
Each of the neural networks 1 to 4 and each of the programmable circuits 7 to 10 are constituted by one-chip elements.

【0021】上記各プログラム可能回路7〜10は、図
3に示すように、入出力数が入力層の神経細胞数と同数
(6個)のゲートアレイからなり、これら各ゲートアレ
イには互いに異なるビット位置置換入力情報表現がプロ
グラムされており、1対1の入力情報表現変換を行うよ
うになっている。したがって、各神経回路網1〜4に同
一パターンの入力を与えたときでも、各プログラム可能
回路7〜10を経た後の入力は、各神経回路網1〜4毎
に異なったパターンに変換されることとなる。
As shown in FIG. 3, each of the programmable circuits 7 to 10 comprises a gate array having the same number of input / output (six) as the number of nerve cells in the input layer. The bit position replacement input information expression is programmed to perform one-to-one input information expression conversion. Therefore, even when the same pattern of input is given to each of the neural networks 1 to 4, the input after passing through each of the programmable circuits 7 to 10 is converted into a different pattern for each of the neural networks 1 to 4. It will be.

【0022】例えば、神経回路網1、2を代表して取り
上げると、 神経回路網1のゲートアレイには変換Faをプログラム
し、 Fa:1→2,2→1,3→4,4→3,5→6,6→
5 神経回路網2のゲートアレイには変換Fbをプログラム
すれば、 Fb:1→3,2→4,3→5,4→6,5→1,6→
2 (注:1→2とは入力1を入力2に置き換えること) 入力(1,1,1,0,0,0)に対する各神経回路の
変換後の入力は、 神経回路網1(1,1,0,1,0,0) 神経回路網2(1,0,0,0,1,1) となる。
For example, taking the neural networks 1 and 2 as representatives, a conversion Fa is programmed in the gate array of the neural network 1, and Fa: 1 → 2, 2 → 1, 3 → 4, 4 → 3 , 5 → 6,6 →
5 If the conversion Fb is programmed in the gate array of the neural network 2, Fb: 1 → 3,2 → 4,3 → 5,4 → 6,5 → 1,6 →
2 (Note: 1 → 2 means that input 1 is replaced by input 2.) The input after conversion of each neural circuit for input (1,1,1,0,0,0) is the neural network 1 (1, 1,0,1,0,0) Neural network 2 (1,0,0,0,1,1).

【0023】あるいは、近接ビット間演算を用いて、 神経回路網1のゲートアレイには変換Faをプログラム
し、 Fa:Xi=(Xi+Xmod(i+1,6))/2 神経回路網2のゲートアレイには変換Fbをプログラム
すれば、 Fb:Xi=(Xi+Xmod(i-1,6))/2 (注:mod(j,6)=if j=0 then 6,j=7 then 1 else j) 入力(1,1,1,0,0,0)に対す各神経回路の
変換後の入力は、 神経回路網1(1,1,0.5 ,0,0,0.5 ) 神経回路網2(0.5 ,1,1,0.5 ,0,0) となる。
Alternatively, the conversion Fa is programmed in the gate array of the neural network 1 by using the operation between adjacent bits, and Fa: Xi = (Xi + Xmod (i + 1,6)) / 2 The gate of the neural network 2 If the conversion Fb is programmed in the array, Fb: Xi = (Xi + Xmod (i-1,6)) / 2 (Note: mod (j, 6) = if j = 0 then 6, j = 7 then 1 else j ) input after the conversion of the neural against the input (1,1,1,0,0,0) are neural network 1 (1,1,0.5, 0,0,0.5) neural network 2 ( 0.5, 1, 1, 0.5, 0, 0).

【0024】このように、各神経回路網1〜4にはそれ
ぞれ上記のようなプログラムが施されたプログラム可能
回路7〜10が設けられているので、たとえ神経回路網
自体としてはシナプス伝達効率の初期値が全く同じもの
を用いたものとしても、プログラム可能回路7〜10を
含めて考えれば、各神経回路網1〜4毎に異なった初期
値が得られる。したがって、各神経回路網1〜4に対し
て同一パターンの入力を与えて学習させ、この学習がす
べての神経回路網1〜4において成立したときの各神経
回路網1〜4のシナプス伝達効率も当然に互いに異なっ
たものとなる。
As described above, since each of the neural networks 1 to 4 is provided with the programmable circuits 7 to 10 to which the above-described programs are applied, even if the neural network itself has a synaptic transmission efficiency. Even if the same initial values are used, different initial values can be obtained for each of the neural networks 1 to 4 in consideration of the programmable circuits 7 to 10. Therefore, the same pattern of input is given to each of the neural networks 1 to 4 for learning, and the synapse transmission efficiency of each of the neural networks 1 to 4 when this learning is established in all the neural networks 1 to 4 is also improved. Naturally, they are different from each other.

【0025】上記各神経回路網1〜4に対する学習は、
誤差逆伝搬学習法[神経回路網の出力を正解(教師信
号)と比べることにより、出力側から入力側に向って順
次結合の重み(シナプス結合の伝達効率)を修正すると
いう“学習”アルゴリズム]に従っていくつかの入出力
関係について行われるようになっている。すなわち、ま
ず、1つの入出力関係を各神経回路網1〜4にそれぞれ
学習させ、これら4つの神経回路網1〜4すべてにおい
て学習成立がなされるまでその学習を繰り返す。そし
て、その学習成立後、次の入出力関係の学習に移行す
る。
The learning for each of the neural networks 1-4 is as follows.
Backpropagation learning method ["learning" algorithm that sequentially corrects connection weights (synaptic connection transmission efficiency) from the output side to the input side by comparing the output of the neural network with the correct answer (teacher signal)] Is performed for some input / output relations. That is, first, one input / output relationship is learned by each of the neural networks 1 to 4, and the learning is repeated until learning is achieved in all of these four neural networks 1 to 4. Then, after the learning is established, the process proceeds to learning of the next input / output relationship.

【0026】このようにして、いくつかの入出力関係に
ついて4つの神経回路網1〜4すべてにおける学習成立
がなされた場合、その後に与えられる入力が既学習入力
であれば4つの神経回路網1〜4の出力はいずれも正し
い値となり互いに一致するが、未学習入力であれば4つ
の単位神経回路網1〜4の出力はいずれも一定せず、こ
の場合4つの出力すべてが一致する確率は極めて低いも
のとなる。
In this manner, when learning is established in all four neural networks 1 to 4 for some input / output relations, if the input given thereafter is a learned input, the four neural networks 1 4 are all correct values and coincide with each other. However, in the case of an unlearned input, the outputs of the four unit neural networks 1 to 4 are not constant. In this case, the probability that all four outputs coincide with each other is It will be extremely low.

【0027】一致度検出手段5は、各神経回路網1〜4
の出力を受け、これら各神経回路網1〜4にそれぞれ同
一パターンの入力を与えたときのその出力相互間のパタ
ーンの一致度を、4つの神経回路網1〜4の出力のすべ
てが一致しているか否かにより検出するようになってい
る。すなわち、一致度検出手段5は、出力層の4個の神
経細胞の各々について4つの神経回路網1〜4の出力が
すべて一致しているか否かを判定し、これにより得られ
る4個の判定結果を一致度検出信号として出力するよう
になっている。
The coincidence detecting means 5 is provided for each of the neural networks 1-4.
When the same pattern of input is given to each of the neural networks 1 to 4, the degree of pattern matching between the outputs is determined by the fact that all of the outputs of the four neural networks 1 to 4 match. The detection is performed depending on whether or not there is an error. That is, the coincidence detecting means 5 determines whether or not the outputs of the four neural networks 1 to 4 all match each other for each of the four neural cells in the output layer, and the four determinations obtained thereby. The result is output as a coincidence detection signal.

【0028】信頼性判断手段6は、上記4個の判定結果
がすべて「4つの神経回路網1〜4の出力がすべて一致
している」という判定結果となっているか否かをさらに
判定するようになっている。そして、この信頼性判断手
段6は、上記各神経回路網1〜4の出力が4個の神経細
胞すべてについて一致していると判定したときは、各神
経回路網1〜4の出力に信頼性ありとの判断をし、信頼
性ありの信号「1」と共に上記出力を神経回路網装置の
出力として外部に出力し、一方、上記出力のすべてが一
致していると判定しなかったときには、各神経回路網1
〜4の出力に信頼性なしとの判断をし、信頼性なしの信
号「0」と共に神経回路網装置の出力としてオールゼロ
を外部へ出力するようになっている。
The reliability judging means 6 further judges whether or not all of the four judgment results are "the outputs of the four neural networks 1 to 4 all match". It has become. When the reliability determining means 6 determines that the outputs of the neural networks 1 to 4 match for all four nerve cells, the reliability determining means 6 determines whether the outputs of the neural networks 1 to 4 are reliable. When it is determined that there is, and the above output is output to the outside as the output of the neural network device together with the reliable signal “1”, if it is not determined that all of the above outputs are the same, Neural network 1
4 are determined to be unreliable, and all zeros are output to the outside as the output of the neural network device together with the unreliable signal "0".

【0029】以上詳述したように、本実施例によれば、
学習成立時のシナプス伝達効率が互いに異なる複数の神
経回路網1〜4に同一の入力を与えたときの出力がすべ
て一致しているか否かによりその一致度が検出され、こ
の一致度に基づいて各神経回路網1〜4からの出力の信
頼性有無の判断がなされるようになっているので、人間
の判断に頼ることなく、神経回路網装置自ら各神経回路
網1〜4からの出力の信頼性の有無を判断することがで
きる。したがって、神経回路網装置からの最終的な出力
についても、信頼性の有無が明らかにされた出力を得る
ことができ、神経回路網装置の信頼性を飛躍的に向上さ
せることができる。
As described in detail above, according to this embodiment,
The degree of coincidence is detected based on whether or not all outputs when the same input is given to a plurality of neural networks 1 to 4 having different synaptic transmission efficiencies at the time of learning coincide with each other. Since the judgment of the reliability of the output from each of the neural networks 1 to 4 is made, the neural network device itself outputs the output from each of the neural networks 1 to 4 without relying on human judgment. The reliability can be determined. Therefore, it is possible to obtain an output in which the presence or absence of the reliability is clarified also about the final output from the neural network device, and it is possible to dramatically improve the reliability of the neural network device.

【0030】しかも、本実施例によれば、上記各神経回
路網1〜4にそれぞれプログラム可能回路7〜10が設
けられているので、神経回路網1〜4自体は学習前のシ
ナプス伝達効率が各神経回路網1〜4相互間で同一であ
っても、プログラム可能回路7〜10をも含めた神経回
路網の状態では、学習前のシナプス伝達効率は各神経回
路網1〜4相互間で異なったものとなる。したがって、
神経回路網1〜4自体としては、学習前のシナプス伝達
効率が異なるものを乱数等を用いて作る初期化作業の必
要がなく、また、学習前に各神経回路網1〜4のシナプ
ス伝達効率が同一かどうか調べる必要もなくなる。
Moreover, according to the present embodiment, since the neural networks 1 to 4 are provided with the programmable circuits 7 to 10, respectively, the neural networks 1 to 4 themselves have a synaptic transmission efficiency before learning. Even if the neural networks 1 to 4 are the same, in the state of the neural network including the programmable circuits 7 to 10, the synaptic transmission efficiency before learning is different between the neural networks 1 to 4. It will be different. Therefore,
As the neural networks 1 to 4 themselves, there is no need to perform an initialization operation of using random numbers or the like to generate synapse transmission efficiencies having different pre-learning synapse transmission efficiencies. There is no need to check if they are the same.

【0031】このように、本実施例によれば、神経回路
網の出力の信頼性を装置自らが判断することができるの
みならず、初期化作業が不要となるため、同一の素子を
大量に作成するLSI技術の利点を利用できるため、こ
れを容易に大量生産することができる。
As described above, according to the present embodiment, not only the device itself can judge the reliability of the output of the neural network, but also the initialization work becomes unnecessary, so that the same element can be used in large numbers. Since the advantages of the LSI technology to be manufactured can be used, it can be easily mass-produced.

【0032】図4は、本発明の第2実施例を示す要部構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part showing a second embodiment of the present invention.

【0033】本実施例においては、第1実施例のプログ
ラム可能回路7〜8に代えて、各神経回路網1〜4に、
該神経回路網1〜4からの出力のパターンをこれら各神
経回路網1〜4毎に異なる変換態様で変換するためのプ
ログラム可能回路27〜30(出力情報表現変換手段)
が設けられている点で、第1実施例と異なるが、第1実
施例と同様の作用効果を得ることができる。
In this embodiment, instead of the programmable circuits 7 and 8 of the first embodiment, each of the neural networks 1 to 4 has
Programmable circuits 27 to 30 (output information expression conversion means) for converting the output patterns from the neural networks 1 to 4 in different conversion modes for each of the neural networks 1 to 4
However, the present embodiment is different from the first embodiment in that it has the same function and effect as the first embodiment.

【0034】次に、本発明に係る神経回路網装置を応用
したエキスパートシステムについて説明する。
Next, an expert system to which the neural network device according to the present invention is applied will be described.

【0035】従来のエキスパートシステムは、 if A1 and A2 and……An then Y=ANS1 などをルールとして用いて、ある結論や判定結果を導き
出すようになっている。ただし、Aiは真または偽の2
値であり、幅のある情報やノイズの含んだ情報を用いる
ことができない。このため、実世界の情報を用いて推論
を行うためには、エキスパートシステムの前処理とし
て、Aiを2値に規格化しなければならない。この規格
化のため、実世界の情報が伝わらず、推論能力が低くな
っている。
The conventional expert system derives a certain conclusion or judgment result by using if A1 and A2 and... An then Y = ANS1 as a rule. However, Ai is true or false 2
It is a value and cannot use wide information or information containing noise. For this reason, in order to perform inference using information in the real world, Ai must be normalized to binary as preprocessing of the expert system. Due to this standardization, information in the real world is not transmitted, and the inference ability is low.

【0036】実世界の情報を推論に有効に利用する手法
として、ファジーエキスパートシステムが用いられてい
る。しかし、このシステムの重要な要素である「メンバ
シップ関数」を、実現すべき推論から一義的に決める手
法はない。メンバシップ関数は人間の経験により、試行
錯誤的に決められている。このため、if節の条件が複
雑になると、どのようなメンバシップ関数を用いればよ
いかが判らなくなり、複雑な推論をファジーエキスパー
トシステムで実現することが困難になっている。
A fuzzy expert system is used as a technique for effectively using information in the real world for inference. However, there is no method for uniquely determining the "membership function", which is an important element of this system, from the inference to be realized. Membership functions are determined by trial and error based on human experience. For this reason, when the conditions of the if clause become complicated, it becomes difficult to know what membership function should be used, and it is difficult to realize complicated inference with a fuzzy expert system.

【0037】これに対し、本発明に係る神経回路網装置
を応用したエキスパートシステムは、その応用例として
に示すように、上記神経回路網装置を複数個(4
個)並列配置してなる構成体(以下「CSNN」とい
う)62と、推論収束判定部64と、推論結果出力部6
6とから構成され、神経回路網の学習能力および曖昧情
報処理能力を活用するようにしたものである。すなわち
「学習能力」により、複雑な推論を実現でき、「曖昧処
理能力」により、実世界の情報を用いた推論を実現する
ことができるようにしたものである。
[0037] In contrast, an expert system that applies neural network apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 5 as an application example, a plurality of the neural network device (4
Components) (hereinafter, referred to as “CSNN”) 62 arranged in parallel, an inference convergence determination unit 64, and an inference result output unit 6
6 to utilize the learning ability and the ambiguous information processing ability of the neural network. That is, complicated inference can be realized by "learning ability", and inference using real-world information can be realized by "ambiguous processing ability".

【0038】上記CSNN62を構成する各神経回路網
装置U1〜U4には、互いに異なるルール1〜4の学習
がそれぞれ予め施されている。また、推論収束判定部6
4は、各神経回路網装置U1〜U4の信頼性信号がすべ
て「0」と出力されたときは収束、それ以外のときは未
収束と判定するようになっている。そして、推論結果出
力部66は、推論収束判定部64が収束の判定をすれ
ば、そのときの入力を推論結果として出力し、それ以外
はオールゼロを出力するようになっている。上記推論収
束判定部64は、未収束と判定した場合には、この未収
束の原因となった信号性号「1」を出力した神経回路
網装置Uiの出力をCSNNに入力するようになってい
る。
Each of the neural network devices U1 to U4 constituting the CSNN 62 is previously learned with rules 1 to 4 different from each other. The inference convergence determination unit 6
Reference numeral 4 indicates that the convergence is determined when all the reliability signals of the neural network devices U1 to U4 are output as “0”, and that the convergence is not determined otherwise. When the inference convergence determination unit 64 determines convergence, the inference result output unit 66 outputs an input at that time as an inference result, and otherwise outputs all zeros. The inference convergence determination unit 64, when it is determined that the non-convergence, so as to enter the output of the non-causes of convergence is a signal of signal outputs "1" neural network apparatus Ui to CSNN ing.

【0039】上記エキスパートシステムの具体例とし
て、画像を入力とし、定義したルールに基づいて推論結
果の画像を出す画像推論装置について説明する。以下の
ルールRiを神経回路網装置Uiに学習させたCSNN
を構築する。
As a specific example of the expert system, an image inference apparatus that receives an image and outputs an image of an inference result based on a defined rule will be described. CSNN that trains the following rule Ri on the neural network device Ui
To build.

【0040】 R1:AならばB R2:BならばC R3:CならばD R4:DならばE ただし、入力数64、出力数64のパーセプトロン型神
経回路網5つで1つの神経回路網装置Uiを構成する。
学習アルゴリズムには誤り訂正学習を用い、入力には各
画像の8×8ビットマップの情報表現を用いる。
R1: A for B R2: B for C R3: C for D R4: D for E However, one neural network is composed of five perceptron-type neural networks having 64 inputs and 64 outputs. The device Ui is configured.
Error correction learning is used as a learning algorithm, and an 8 × 8 bitmap information expression of each image is used as an input.

【0041】この装置で入力AからEを推論できること
を以下のステップによって示す。
The following steps show that the device can infer inputs E from A:

【0042】(1) Aを入力する。(1) Input A.

【0043】(2) U1のみがBを出し、それ以外のUi
は「0」を出力する。
(2) Only U1 issues B, and other Ui
Outputs “0”.

【0044】(3) CSNN出力がBであるため、推論収
束判定部は未収束の判定を出し、Bを新たな入力とす
る。
(3) Since the CSNN output is B, the inference convergence determination unit issues a non-convergence determination and uses B as a new input.

【0045】(4) U2のみがCを出し、それ以外のUi
は「0」を出力する。
(4) Only U2 issues C, and other Ui
Outputs “0”.

【0046】(5) CSNN出力がCであるため、推論収
束判定部は未収束の判定を出し、Cを新たな入力とす
る。
(5) Since the CSNN output is C, the inference convergence determination unit issues a non-convergence determination and uses C as a new input.

【0047】(6) U3のみがDを出し、それ以外のUi
は「0」を出力する。
(6) Only U3 issues D, and other Ui
Outputs “0”.

【0048】(7) CSNN出力がDであるため、推論収
束判定部は未収束の判定を出し、Dを新たな入力とす
る。
(7) Since the CSNN output is D, the inference convergence determination unit issues a non-convergence determination and uses D as a new input.

【0049】(8) U4のみがEを出し、それ以外のUi
は「0」を出力する。
(8) Only U4 issues E, and other Ui
Outputs “0”.

【0050】(9) CSNN出力がEであるため、推論収
束判定部は未収束の判定を出し、Eを新たな入力とす
る。
(9) Since the CSNN output is E, the inference convergence judging unit issues a judgment of non-convergence and uses E as a new input.

【0051】(10)すべてのUiが「0」を出力する。(10) All Ui output "0".

【0052】(11)CSNN出力が「0」であるため、推
論収束判定部は収束の判定を出し、推論結果出力部は、
この時の入力、つまりEを推論結果として出力する。
(11) Since the CSNN output is “0”, the inference convergence determination unit issues a convergence determination, and the inference result output unit outputs
The input at this time, that is, E is output as an inference result.

【0053】入力Aにノイズが加わり入力画像がわずか
にAと異なっても、神経回路網装置U1はBの出力を出
す。したがって、ノイズを含んだ入力に対しても正しい
推論が行われ、推論結果Eが得られる。
Even if noise is added to the input A and the input image is slightly different from A, the neural network device U1 outputs B. Therefore, correct inference is performed for an input including noise, and an inference result E is obtained.

【0054】つまり、本発明に係る神経回路網装置を応
用すれば、学習によりルールを構築でき、かつ、ノイズ
にも強いエキスパートシステムを実現することができ
る。また、CSNNの特徴から、新たなルールを付け加
えるためには、新たなルールを学習させた神経回路網装
置を付け加えることで容易にこれを実現することができ
る。
That is, if the neural network device according to the present invention is applied, rules can be constructed by learning, and an expert system which is resistant to noise can be realized. Also, in order to add a new rule from the characteristics of CSNN, this can be easily realized by adding a neural network device that has learned the new rule.

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

【図1】本発明に係る神経回路網装置の第1実施例を示
す全体構成図
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a neural network device according to the present invention.

【図2】上記実施例における各神経回路網を示す構成図FIG. 2 is a configuration diagram showing each neural network in the embodiment.

【図3】上記実施例におけるプログラム可能回路を示す
構成図
FIG. 3 is a configuration diagram showing a programmable circuit in the embodiment.

【図4】本発明の第2実施例を示す要部構成図FIG. 4 is a main part configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明に係る神経回路網装置のエキスパートシ
ステムへの応用例を示す構成図
FIG. 5 is an expert of the neural network device according to the present invention .
Configuration diagram showing an application example to a stem

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3、4 神経回路網 5 一致度検出手段 6 信頼性判断手段 7、8、9、10 プログラム可能回路(入力情報表
現変換手段) 27、28、29、30 プログラム可能回路(出力
情報表現変換手段) U1、U2、U3、U4 神経回路網装置
1, 2, 3, 4 Neural network 5 Matching degree detecting means 6 Reliability judging means 7, 8, 9, 10 Programmable circuit (input information expression conversion means) 27, 28, 29, 30 Programmable circuit (output information) Expression conversion means) U1, U2, U3, U4 Neural network device

フロントページの続き (56)参考文献 城坂晃正,「コラム構造神経回路 網」,電子情報通信学会技術研究報告, 日本,社団法人電子情報通信学会・発 行,1991年 3月18日,VOL.90,N O.483(NC90−68〜111),pp. 249−254,特許庁CSDB文献番号:C SNT199900646039 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06N 1/00 - 7/00 G06G 7/60 CSDB(日本国特許庁) JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (56) References Akimasa Shirosaka, "Column Structure Neural Network", IEICE Technical Report, Japan, IEICE, March 18, 1991, March 18, VOL. 90, NO. 483 (NC90-68 to 111), pp. 249-254, Patent Office CSDB literature number: C SNT199900646039 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06N 1/00-7/00 G06G 7 / 60 CSDB (Japan Patent Office) JICST file (JOIS)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の神経回路網と、これら各神経回路
網にそれぞれ同一パターンの入力を与えたときのこれら
各神経回路網からの出力相互間のパターンの一致度を検
出する一致度検出手段と、 この一致度検出手段により検出された一致度に基づいて
前記各神経回路網の出力の信頼性を判断する信頼性判断
手段とを備えてなり、 前記各神経回路網には、該神経回路網への入力のパター
ンをこれら各神経回路網毎に異なる変換態様で変換する
入力情報表現変換手段が設けられていることを特徴とす
る神経回路網装置。
1. A coincidence detecting means for detecting a coincidence of a pattern between a plurality of neural networks and an output from each of the neural networks when the same pattern is input to each of the neural networks. And reliability determining means for determining the reliability of the output of each of the neural networks based on the degree of coincidence detected by the degree of coincidence detecting means. A neural network device comprising input information expression conversion means for converting an input pattern to a network in a different conversion mode for each of these neural networks.
【請求項2】 複数の神経回路網と、 これら各神経回路網にそれぞれ同一パターンの入力を与
えたときのこれら各神経回路網からの出力相互間のパタ
ーンの一致度を検出する一致度検出手段と、 この一致度検出手段により検出された一致度に基づいて
前記各神経回路網の出力の信頼性を判断する信頼性判断
手段とを備えてなり、 前記各神経回路網には、該神経回路網からの出力のパタ
ーンをこれら各神経回路網毎に異なる変換態様で変換す
る出力情報表現変換手段が設けられていることを特徴と
する神経回路網装置。
2. A plurality of neural networks, and a coincidence detecting means for detecting a degree of coincidence of a pattern between outputs from the neural networks when the same pattern is input to each of the neural networks. And reliability determining means for determining the reliability of the output of each of the neural networks based on the degree of coincidence detected by the degree of coincidence detecting means. A neural network device comprising output information expression conversion means for converting a pattern of an output from the network in a different conversion mode for each of the neural networks.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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城坂晃正,「コラム構造神経回路網」,電子情報通信学会技術研究報告,日本,社団法人電子情報通信学会・発行,1991年 3月18日,VOL.90,NO.483(NC90−68〜111),pp.249−254,特許庁CSDB文献番号:CSNT199900646039

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