JPH079663B2 - Nerve pseudo element with sensitivity adjustment function - Google Patents
Nerve pseudo element with sensitivity adjustment functionInfo
- Publication number
- JPH079663B2 JPH079663B2 JP1008533A JP853389A JPH079663B2 JP H079663 B2 JPH079663 B2 JP H079663B2 JP 1008533 A JP1008533 A JP 1008533A JP 853389 A JP853389 A JP 853389A JP H079663 B2 JPH079663 B2 JP H079663B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- sensitivity adjusting
- input
- sensitivity
- adjusting means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 title claims description 44
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 title claims description 13
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 240000002627 Cordeauxia edulis Species 0.000 description 1
- 241001168730 Simo Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、“神経回路網”(ニューラルネット)を構
成する素子、すなわち、神経疑似素子であって、入力信
号の総和の強度に対する感度調節が可能な機能を備えた
同素子に関し、とりわけ、抵抗結合によって入力信号の
総和を求める方式の神経回路網を実現するための感度調
節機能付き神経疑似素子に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention is an element that constitutes a “neural network” (neural network), that is, a neural pseudo element, and is capable of sensitivity adjustment with respect to the strength of the sum of input signals. The present invention relates to the same element having various functions, and more particularly, to a neural pseudo element with a sensitivity adjusting function for realizing a neural network of a system that obtains the sum of input signals by resistance coupling.
従来の技術 近年、従来の逐次処理型のコンピュータとは異なる原理
による情報処理が試みられており、その一つが、上記神
経回路網と呼ばれる超並列処理回路網である。この神経
回路網には、オペアンプを使用したもの、MPU(マイク
ロプロセッサーユニット)を多数組み合わせたものなど
が存在している。この場合、個々の入力信号には重み付
けを行ってその総和を求め、得られた総和に基づいて次
に送る出力信号を得るようにしているが、この総和を求
めるためには、抵抗結合によるもの、RAM(ランダムア
クセスメモリー)に重み付けの値をメモリーさせて行う
ものなどが考え出されている。2. Description of the Related Art In recent years, information processing based on a principle different from that of a conventional sequential processing type computer has been attempted, and one of them is a massively parallel processing circuit network called the neural network. This neural network includes those that use operational amplifiers and those that combine a large number of MPUs (microprocessor units). In this case, the individual input signals are weighted to find their sum, and the output signal to be sent next is obtained based on the obtained sum. However, in order to find this sum, resistance coupling is used. , RAM (Random Access Memory) has been devised to store the weighted value in memory.
たとえば、ジョン・ジェイ・ホプフィールド(John J.H
opfield)およびデビッド・ダブリュー・タンク(David
W.Tank)により提案された神経回路網は、巡回セール
スマン問題、すなわち、複数の都市をすべて1回ずつ訪
れるための最短経路を求める問題に対し、一つの解法を
与えたことで注目されている。For example, John JH Hopfield
opfield) and David W. Tank (David
The neural network proposed by W.Tank) has attracted attention because it gives one solution to the traveling salesman problem, that is, the problem of finding the shortest route to visit multiple cities once at a time. There is.
上記ホプフィールドらのモデルによる1個の神経素子の
構造(回路)は、第4図のように考えられる。すなわ
ち、この回路は、信号入力手段1,感度調節手段2,および
オペアンプ等の信号処理手段(あるいは後部増幅素子)
3を備えており、上記信号入力手段1において、素子へ
の複数の入力電位(Xj)信号を、個々の重み付け(Wi
j)のために、抵抗器Rijを通したのち結合させるように
している。そして、同抵抗結合により生じた総和電位: Σi Wij×Xj を、上記感度調節手段2により線形的に調節したのち、
得られた電位φを信号処理手段3の入力電位とし、最終
的に、出力Zi: Zi=f(Σi Wij×Xj−h) が得られるようになっている。この最終出力Ziは、次の
素子に対する複数の入力電位(Xj)の一つとなる。な
お、この場合、上記ZiのうちのZi←f( −h)の機能
は、オペアンプ以降の回路構成で実現させている。ま
た、Wij<0とするためには、−Zjを入力すればよく、
その際、オペアンプの利点として、+と−の出力が得ら
れる点を活かしている。The structure (circuit) of one neural element based on the model of Hopfield et al. Is considered as shown in FIG. That is, this circuit includes signal input means 1, sensitivity adjusting means 2, and signal processing means (or a rear amplification element) such as an operational amplifier.
In the signal input means 1, a plurality of input potential (Xj) signals to the element are individually weighted (Wi.
For j), it is connected after passing through the resistor Rij. Then, after the total potential Σi Wij × Xj generated by the same resistance coupling is linearly adjusted by the sensitivity adjusting means 2,
The obtained potential φ is used as the input potential of the signal processing means 3, and finally the output Zi: Zi = f (Σi Wij × Xj-h) is obtained. This final output Zi becomes one of a plurality of input potentials (Xj) to the next element. In this case, the function of Zi ← f (-h) of the above Zi is realized by the circuit configuration after the operational amplifier. To set Wij <0, enter -Zj.
At that time, as an advantage of the operational amplifier, the fact that + and-outputs are obtained is utilized.
このように、ホプフィールドらのモデルでは、ある素子
の入力Xjに他の素子の出力Zjを用いており、回路の出力
電位がダイナミカルに変化していって、安定解にたどり
つくまで動作を繰り返すようになっている。Thus, in the Hopfield model, the input Xj of one element uses the output Zj of another element, and the output potential of the circuit changes dynamically, and the operation is repeated until a stable solution is reached. It is like this.
上記モデルは、エネギー関数Eを定義することができ
る。以下に、Eが極小値に向かう傾向を統計的に示す。The model can define an energy function E. The tendency of E toward the minimum value is shown below statistically.
E=−0.5×ΣWij×Xj×Xj−hΣXi このことが、神経回路網の統計的挙動を考えるのに有効
な“物理”量を提出して、着目すべき量を明快にしたの
である〔ホプフィールド,タンク(Hopfield&Tank),
「神経回路を使ったコンピュータモデル」日経マイクロ
デバイス1987年4月号参照〕。E = −0.5 × ΣWij × Xj × Xj−hΣXi This is the reason why the “physical” quantity that is effective in considering the statistical behavior of the neural network is submitted, and the quantity to be noted is clarified. Hopfield & Tank,
"Computer model using neural circuits" Nikkei Microdevices April 1987 issue].
発明が解決しようとする課題 上記モデルをさらに発展させていくことを考えたとき、
Wijの値が何らかの学習により変化できることが望まれ
る。そのためには、たとえば、可変の抵抗素子を用いる
ことが考えられる。このためには、たとえば、いくつか
の抵抗をマルチプレクサを用いて切り換えて読み取り電
位を変える構成が考えられるし、他にも、スイッチド・
レジスター回路を利用した可変抵抗が試作されている
(秋山奏ら)。いずれにしても、実在の素子を用いる限
り、Wijはある有限の最大値と最小値を有するようにな
る。Problems to be Solved by the Invention When considering further development of the above model,
It is desirable that the value of Wij can be changed by some learning. For that purpose, it is possible to use a variable resistance element, for example. For this purpose, for example, a configuration in which some resistors are switched by using a multiplexer to change the read potential, and in addition, a switched
A variable resistor that uses a resistor circuit has been prototyped (Kan Akiyama et al.). In any case, Wij will have some finite maximum and minimum values as long as real elements are used.
一方、神経回路網の学習理論では、通常、Wijに何ら上
限下限を設定していない。このことは、実用に際し、あ
る入力信号が微弱ではあるが出力を判断するために重要
な信号である場合に、その意味ある信号に対して充分に
大きな重み付けを与えることができずに、この重要な信
号を拾いきれなくなる危険性を孕んでいる。したがっ
て、そのような危険を生じさせないためには、入力信号
を前処理しておくか、あるいは、入力信号の強度に対し
感度調節ができる回路構成の神経素子を作る必要があ
る。On the other hand, in the learning theory of the neural network, Wij does not normally set any upper or lower limit. In practical use, when a certain input signal is a weak signal which is important for judging the output, it is not possible to give a sufficiently large weight to the meaningful signal. There is a danger that it will not be able to pick up such signals. Therefore, in order to prevent such a danger, it is necessary to pre-process the input signal or to make a neural element having a circuit structure capable of adjusting the sensitivity to the intensity of the input signal.
これに対し、生体の感覚認識においては、ウエーバ(We
ber)の法則が成り立ち、扱いうる入力信号の強度範囲
が広くなっている。これは、興奮の強度が信号の対数関
数に比例するようになっているためであるが、前記ホプ
フィールドらのモデルにおいて、単純に ΣiWij×Xj を線形に扱い、そのままオペアンプなどの入力信号とし
た場合は、オペアンプに対し、広い電圧範囲において高
いリニアリティーを要求することになる。と同時に、広
範囲でWijが変化しきれることが必要とされることにも
なるのである。On the other hand, in sensory recognition of living body,
ber) is established and the range of input signal strength that can be handled is widened. This is because the intensity of excitement is proportional to the logarithmic function of the signal.However, in the model of Hopfield et al., ΣiWij × Xj is simply treated linearly and input to an input signal such as an operational amplifier as it is. In that case, the operational amplifier is required to have high linearity in a wide voltage range. At the same time, Wij must be able to change over a wide range.
ところが、以下の理由により、Wijを広範囲で変化させ
ることは実現されていない。すなわち、上述の第4図に
みるように、ホプフィールドらのモデルによれば、オペ
アンプの入力電位φは、下式 φ=(Σi Xj×Rij)/ 〔1/r+Σi(1/Rij)〕 で示される(Rij:それぞれの入力電位Xjに対する重み付
けのための抵抗値、r:感度調節用固定抵抗値)。ここ
で、入力電位φは、ΣiWij×Xjに比例しているので、定
数倍除いて同じと見なすことができるため、 |Wij|=1/Rij と仮定できることとする。この両者の関係から、ある有
限の範囲内で抵抗値Rijが変化したときの結合の重み付
けWijの変化しうる幅は、非常に狭いものになってしま
う。そのため、信号のレベルが桁違いになった時に、そ
のままオペアンプの入力レベルが桁違いになってしま
い、オペアンプがそれに追随できずに素子は充分に機能
しないことになるのである。However, it has not been realized to change Wij in a wide range for the following reasons. That is, as shown in FIG. 4 above, according to the model of Hopfield et al., The input potential φ of the operational amplifier is expressed by the following equation φ = (Σi Xj × Rij) / [1 / r + Σi (1 / Rij)] (Rij: resistance value for weighting each input potential Xj, r: fixed resistance value for sensitivity adjustment). Here, since the input potential φ is proportional to ΣiWij × Xj, it can be regarded as the same except for multiplication by a constant. Therefore, it can be assumed that | Wij | = 1 / Rij. Due to the relationship between the two, the width in which the weighting Wij of coupling can change when the resistance value Rij changes within a certain finite range becomes extremely narrow. Therefore, when the level of the signal becomes incomparable, the input level of the operational amplifier will be incomparable as it is, and the operational amplifier will not be able to follow it, and the element will not function sufficiently.
以上の事情に鑑み、この発明は、有限の値でしか変化で
きない抵抗値により結合の重み付けの変化しうる幅が少
なくなることで、信号のレベルが桁違いに変化した時に
その変化を素子が拾いきれなくなることを防ぎ、入力信
号が桁違いであっても、充分に扱いやすい範囲の出力信
号が得られるような感度調節機能を備えた、感度調節機
能付き神経疑似素子を提供することを課題とする。In view of the above circumstances, according to the present invention, the variable width of the coupling weight is reduced by the resistance value which can be changed only by a finite value. It is an object of the present invention to provide a nerve pseudo element with a sensitivity adjusting function, which prevents a loss of power and can provide an output signal within a range that can be easily handled even if the input signal is an order of magnitude difference. To do.
課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、発明者は、生体で行われてい
る、信号強度に対する広範囲での処理を可能としている
機能、すなわち、上記ウェーバの法則に相当する機能
を、神経疑似素子に持ち込むことを検討し、非線形抵抗
を用いることにより、後部増幅素子への入力電位を調節
することの有効性を見出して、この発明を完成させるに
至った。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the inventor has performed a function in a wide range for signal strength, that is, a function corresponding to the above Weber's law, which is performed in a living body. The present invention has been completed by studying bringing it into a nerve pseudo element and finding the effectiveness of adjusting the input potential to the rear amplification element by using a non-linear resistance.
したがって、この発明にかかる感度調節機能付き神経疑
似素子は、複数の入力信号の各々に重み付けをし、その
総和に相当する信号を送出する信号入力手段と、前記信
号入力手段から出力された信号を非線形的に調節する感
度調節手段と、前記感度調節手段により感度調節された
信号が入力され、前記入力された信号をもとに信号処理
を行う出力信号を出力する信号処理手段とを有する感度
調節機能付き神経疑似素子であって、前記感度調節手段
は、以下の式で表わされる非線形電圧電流特性を有する
ようになっている。Therefore, the nerve quasi-element with sensitivity adjusting function according to the present invention weights each of a plurality of input signals, and outputs a signal corresponding to the sum of the signal input means and a signal output from the signal input means. Sensitivity adjustment having non-linearly adjusted sensitivity adjustment means and signal processing means for inputting a signal whose sensitivity is adjusted by the sensitivity adjustment means and outputting an output signal for performing signal processing based on the input signal In the neural pseudo device with a function, the sensitivity adjusting means has a non-linear voltage-current characteristic represented by the following equation.
I=A×VP(P>1) 〔ただし、I:感度調節手段の電流、V:感度調節手段の電
圧、A:定数〕 上記複数の入力信号の重み付けの総和をとるためには、
たとえば、抵抗結合を用いることができる。I = A × V P (P> 1) [wherein I: current of sensitivity adjusting means, V: voltage of sensitivity adjusting means, A: constant] In order to obtain the sum of weighting of the plurality of input signals,
For example, resistive coupling can be used.
作用 上述のように、第4図に示した、非線形抵抗を用いない
(固定抵抗rを用いた)構成における回路特性では、 Zi=f(ΣiWij×Xj−h) φ=(ΣiXj×Rij)/ 〔1/r+Σi(1/Rij)〕 と示され、φはΣi Wij×Xjに比例している。Action As described above, in the circuit characteristic in the configuration shown in FIG. 4 which does not use the non-linear resistance (using the fixed resistance r), Zi = f (ΣiWij × Xj−h) φ = (ΣiXj × Rij) / [1 / r + Σi (1 / Rij)], and φ is proportional to Σi Wij × Xj.
他方、この発明にかかる感度調節機能付き神経疑似素子
は、第1図にみるように、感度調節手段2において非線
形抵抗r′を用いた回路構成になっている。ここで、後
部増幅素子3への入力電位をφ′とすると、 Zi=f(Σi W′ij×Xj−h) φ′=(Σi Xj×Rij)/ 〔1/r′+Σi(1/Rij)〕 となる。すなわち、r′は定数ではなく、r′にかかる
電圧によって変化するため、φ′は、もはやΣi W′ij
×Xjに比例しなくなっている。しかし、上記ホプフィー
ルドモデルでのf( −h)の代わりに別のf′( −
h′)を用いて記述すれば、ホプフィールドモデルでの
素子との対応を損なうものではない。換言すると、f
( −h)の形を変えたという以外の理論上の変更は存
在しないのである。そして、ウェーバの法則と類似した
振舞いというのは、このf( −h)の形を変えたとい
う点に集約される。On the other hand, the nerve pseudo device with sensitivity adjusting function according to the present invention has a circuit configuration using a non-linear resistance r'in the sensitivity adjusting means 2 as shown in FIG. Here, when the input potential to the rear amplification element 3 is φ ′, Zi = f (Σi W′ij × Xj−h) φ ′ = (Σi Xj × Rij) / [1 / r ′ + Σi (1 / Rij )] That is, since φ ′ is not a constant but changes with the voltage applied to it, φ ′ is no longer Σi W′ij.
It is no longer proportional to × Xj. However, instead of f (-h) in the above Hopfield model, another f '(-
If it is described using h '), the correspondence with the element in the Hopfield model is not impaired. In other words, f
There is no theoretical change other than changing the form of (-h). And the behavior similar to Weber's law is summarized in that the shape of this f (-h) is changed.
以上のことから、この発明にかかる感度調節機能付き神
経疑似素子は、ホプフィールドモデルとの数学的対応を
保ちながら、抵抗値を可変にして拡張されたホプフィー
ルドモデルを作ろうとする場合に生じうる問題点、すな
わち、信号の重み付け総和をとるときの重み付けの可変
性への要求の一部を、非線形抵抗に肩代わりさせ、重み
付けの可変性の条件を緩和することができる。From the above, the neural quasi-element with sensitivity adjusting function according to the present invention is used when an expanded Hopfield model is made by changing the resistance value while maintaining a mathematical correspondence with the Hopfield model. A possible problem, that is, a part of the requirement for the variability of weighting when taking a weighted sum of signals can be replaced by a non-linear resistance, and the condition of variability of weighting can be relaxed.
実施例 以下に、図面を参照しつつ、この発明を詳しく説明す
る。Embodiment Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図にみるように、この発明にかかる感度調節機能付
き神経疑似素子は、信号入力手段1、感度調節手段2、
および信号処理手段3を備えており、以下に示すように
入力信号が処理される。As shown in FIG. 1, a nerve quasi device with a sensitivity adjusting function according to the present invention includes a signal input means 1, a sensitivity adjusting means 2,
And a signal processing means 3 for processing an input signal as described below.
まず、上記信号入力手段1において、複数の入力信号に
対し個々に重み付けがなされ、それらの総和が出力され
る。ここで、この重み付けの総和をとるために、同図に
みるように、可変抵抗Rijによる抵抗結合が用いられる
ことが好ましいが、これに限定されることはない。First, in the signal input means 1, a plurality of input signals are individually weighted and the sum of them is output. Here, in order to obtain the sum of the weighting, it is preferable to use the resistance coupling by the variable resistance Rij as shown in the figure, but the invention is not limited to this.
次に、上記感度調節手段2において、上記信号入力手段
からの出力信号が非線形的に調節され、信号処理手段3
への入力信号φ′が得られる。同感度調節手段2として
は、たとえば、同図にみるように、重み付けに対応する
可変抵抗Rijと直列につながれた非線形抵抗r′を用
い、その中点から電位を得るようにすることができる。
この非線形抵抗r′としては、たとえば、金属フタロシ
アニン蒸着膜等を好ましく使用できるが、非線形的な電
流電圧特性が得られるものであればよく、これに限定さ
れることはない。Next, the sensitivity adjusting means 2 nonlinearly adjusts the output signal from the signal inputting means, and the signal processing means 3
An input signal φ'to is obtained. As the sensitivity adjusting means 2, for example, as shown in the figure, a non-linear resistance r'connected in series with a variable resistance Rij corresponding to weighting may be used, and the potential may be obtained from the midpoint thereof.
As the non-linear resistance r ′, for example, a metal phthalocyanine vapor-deposited film or the like can be preferably used, but it is not limited to this as long as non-linear current-voltage characteristics can be obtained.
上記感度調節手段2において感度調節がなされた信号
φ′は、信号処理手段3へ入力される。この信号処理手
段3としては、たとえば、オペアンプCMOS(シーモス)
等を用いて構成される後部増幅素子が利用できる。これ
らの後部増幅素子は、入力インピーダンスが極めて大き
いため、この後部増幅素子をつなぐことにより入力電位
が変化することはない。最終的に得られる出力信号Zi
は、通常、0から1の間の連続電位もしくは0,1の離散
電位として検知されるが、その他、たとえば3値以上の
段階的な信号として出力されてもよく、特に限定される
ことはない。The signal φ ′ whose sensitivity has been adjusted by the sensitivity adjusting means 2 is input to the signal processing means 3. The signal processing means 3 is, for example, an operational amplifier CMOS (Simos).
A rear amplification element configured by using the above can be used. Since the input impedance of these rear amplification elements is extremely large, the input potential does not change by connecting these rear amplification elements. The final output signal Zi
Is usually detected as a continuous potential between 0 and 1 or a discrete potential of 0,1, but may be output as a stepwise signal of, for example, three values or more, and is not particularly limited. .
ここで、上記信号入力手段1における可変抵抗Rijの値
は、学巡の方法〔たとえばヘブ(Hebb)の学習則,誤り
訂正学習,相関学習等〕によって決まるものであり、入
力の電圧Xi自体によっては変動しない。一方、上記感度
調節手段2として、非線形の電圧電流特性を持つ非線形
抵抗r′が用いられていると、以下に示すように、信号
処理手段3への入力電位にウェーバの法則に似た振る舞
いをさせることができる。Here, the value of the variable resistance Rij in the signal input means 1 is determined by a learning tour method (for example, Hebb's learning rule, error correction learning, correlation learning, etc.), and depends on the input voltage Xi itself. Does not change. On the other hand, when a non-linear resistance r'having a non-linear voltage-current characteristic is used as the sensitivity adjusting means 2, as shown below, the input potential to the signal processing means 3 behaves in a manner similar to Weber's law. Can be made.
すなわち、非線形抵抗r′は、たとえば、第2図に示さ
れたように、 I=A×VP(P>1) 〔ただし、V:電圧,I:電流,A:比例定数〕 という電圧電流特性を持つ。つまり、電位差が大きくな
ると抵抗値が小さくなって、電流が流れやすくなる。し
たがって、これを第1図に示した神経疑似素子に適用す
ると、第3図にみるように、同非線形抵抗にかかる電位
差(感度調節された総和信号)が比例抵抗の場合に比べ
て小さくなるのである。ただし、正確には、上述のよう
に、ウェーバの法則では興奮の強度が信号の対数関数に
比例していることに対し、この例では信号のべき乗に比
例している。また、非線形の形が変わっても定性的な傾
向は一致する。That is, the non-linear resistance r ′ is, for example, as shown in FIG. 2, I = A × V P (P> 1) [where V: voltage, I: current, A: proportional constant] It has characteristics. That is, as the potential difference increases, the resistance value decreases and the current easily flows. Therefore, if this is applied to the nerve pseudo device shown in FIG. 1, the potential difference (sensitivity-adjusted sum signal) applied to the non-linear resistance becomes smaller as compared with the case of the proportional resistance, as shown in FIG. is there. However, to be precise, as described above, in Weber's law, the intensity of excitement is proportional to the logarithmic function of the signal, whereas in this example, it is proportional to the power of the signal. In addition, the qualitative tendency is consistent even if the non-linear shape changes.
以上のことから、重み付けの変化が桁違いになることの
要求の一部を、非線形抵抗素子に肩代わりさせることが
でき、信号処理手段への入力信号の総和が大きくなって
も、桁違いの変化を生じにくくなるのである。From the above, a part of the demand that the change in weighting is in the order of magnitude can be offloaded to the non-linear resistance element, and even if the total sum of the input signals to the signal processing means is large, the order of magnitude is changed. Is less likely to occur.
次に、この発明のさらに詳しい実施例について説明する
が、この発明が、下記一実施例に限定されるものではな
いことは言うまでもない。Next, more detailed examples of the present invention will be described, but it goes without saying that the present invention is not limited to the following one example.
実施例 信号入力手段1の重み付けとして、簡略化のため、可変
抵抗を固定抵抗で置き換え、信号処理手段3としてはオ
ペアンプを用い、10本の入力線を上記固定抵抗Rijで結
線し、かつ、非線形抵抗r′を介して接地(GND)し
て、第1図に示したような回路構成の感度調節機能付き
神経疑似素子を作製した。上記オペアンプとしては、入
力インピーダンスが約1MΩであるLM607を電源電圧±15V
で用いるようにした。また、非線形抵抗r′には、鉛フ
タロシアニン蒸着膜の両面に電極を設けた素子を利用し
た。同非線形抵抗r′の電圧電流特性を第2図に示す
が、これは、V=5(V)でI=0.02(mA)、V=10
(V)でI=0.16(mA)程度というように、電圧と共に
コンダクタンスI/Vが大きくなる、すなわち電圧と共に
抵抗値V/Iが小さくなる特性を持っており、非線形抵抗
r′にかかる電圧が10V程度の時に、V/Iは63kΩの抵抗
値を示した。なお、入力信号電位は0〜15Vとした。Example As the weighting of the signal input means 1, for the sake of simplification, the variable resistance is replaced with a fixed resistance, an operational amplifier is used as the signal processing means 3, ten input lines are connected by the fixed resistance Rij, and nonlinear A nerve pseudo device with a sensitivity adjusting function having a circuit configuration as shown in FIG. 1 was manufactured by grounding (GND) via a resistor r '. As the above operational amplifier, the LM607 with an input impedance of approximately 1 MΩ is used with a power supply voltage of ± 15 V.
I used it in. For the non-linear resistance r ', an element provided with electrodes on both sides of a lead phthalocyanine vapor deposition film was used. The voltage-current characteristic of the non-linear resistance r'is shown in FIG. 2, which shows that I = 0.02 (mA) and V = 10 at V = 5 (V).
The conductance I / V increases with the voltage, that is, the resistance value V / I decreases with the voltage, such as I = 0.16 (mA) at (V), and the voltage applied to the nonlinear resistance r ′ is At about 10V, V / I showed a resistance value of 63kΩ. The input signal potential was 0 to 15V.
上記感度調節機能付き神経疑似素子において、簡単のた
め、入力信号の重み付け総和に相当する、Σi(Xj/Ri
j)に対する、オペアンプへの入力電位φ′を求め、結
果を第3図に示す。In the above-described neural pseudo element with sensitivity adjusting function, for the sake of simplicity, Σi (Xj / Ri
The input potential φ'to the operational amplifier for j) was obtained, and the result is shown in FIG.
第3図にみるように、上記実施例の神経疑似素子は、感
度調節手段により、入力信号の重み付けの総和の1乗よ
りは低いべき乗に比例する入力信号が得られるように構
成されており、感度調節に類する機能を持たせることが
できる。As shown in FIG. 3, the nerve pseudo device of the above-described embodiment is configured so that the sensitivity adjusting means can obtain an input signal proportional to a power lower than the first power of the total sum of weighting of the input signals, It can have a function similar to sensitivity adjustment.
発明の効果 以上のように、この発明にかかる感度調節機能付き神経
疑似素子は、非線形的な調節が可能な感度調節手段を用
い、ホプフィールドモデルを若干変更した回路構成とな
っており、重み付けの変化の幅に対する要求を過大にす
ることなく、上記非線形的感度調節手段に肩代わりさせ
ることができる。したがって、信号のレベルを桁違いに
変化した時にその変化を素子が拾いきれなくなることを
防ぎ、入力信号が桁逸いであっても、充分に扱いやすい
範囲の出力信号が得られるようになっている。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, the nerve quasi-element with sensitivity adjusting function according to the present invention has a circuit configuration in which the Hopfield model is slightly changed by using the sensitivity adjusting means capable of non-linear adjustment, and the weighting is performed. The non-linear sensitivity adjusting means can be used as a substitute without excessively increasing the requirement for the width of the change of. Therefore, it is possible to prevent the element from being unable to pick up the change when the signal level is changed by an order of magnitude, and it is possible to obtain an output signal in a sufficiently easy range even if the input signal is out of order. .
第1図はこの発明にかかる感度調節機能付き神経疑似素
子の一実施例の構成を表す回路図、第2図は実施例で用
いた非線形抵抗の電圧電流特性を表す図、第3図は実施
例で得られた、入力電位の重み付けの総和とオペアンプ
への入力電位との関係を表す図、第4図はホプフィール
ドモデルによる従来の神経疑似素子の一構成を表す回路
図である。 1…信号入力手段、2…感度調節手段、3…信号処理手
段、r′…非線形抵抗。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a nerve pseudo device with a sensitivity adjusting function according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing voltage-current characteristics of a non-linear resistance used in the embodiment, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the sum of weighted input potentials and the input potential to the operational amplifier obtained in the example, and FIG. 4 is a circuit diagram showing one configuration of a conventional nerve pseudo device based on the Hopfield model. 1 ... Signal input means, 2 ... sensitivity adjusting means, 3 ... signal processing means, r '... non-linear resistance.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二梃木 克洋 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 審査官 林 紘樹 (56)参考文献 特開 昭61−195470(JP,A) 特開 昭60−20641(JP,A) 実開 昭62−46901(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuhiro Nijoki 3-10-1 Higashisanda, Tama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Matsushita Giken Co., Ltd. Examiner Hiroki Hayashi (56) Reference JP-A-61-195470 (JP, A) JP-A-60-20641 (JP, A) Actually developed Shou 62-46901 (JP, U)
Claims (2)
の総和に相当する信号を送出する信号入力手段と、前記
信号入力手段から出力された信号を非線形的に調節する
感度調節手段と、前記感度調節手段により感度調節され
た信号が入力され、前記入力された信号をもとに信号処
理を行ない出力信号を出力する信号処理手段とを有する
感度調節機能付き神経疑似素子であって、前記感度調節
手段は、以下の式で表わされる非線形電圧電流特性を有
する感度調節機能付き神経疑似素子。 I=A×VP(P>1) 〔ただし、I:感度調節手段の電流、V:感度調節手段の電
圧、A:定数〕1. A signal input means for weighting each of a plurality of input signals and transmitting a signal corresponding to the sum thereof, and a sensitivity adjusting means for nonlinearly adjusting the signal output from the signal input means. A signal having a sensitivity adjusted by the sensitivity adjusting means is inputted, and a signal processing means for performing signal processing based on the inputted signal and outputting an output signal is provided. The sensitivity adjusting means is a nerve pseudo element with a sensitivity adjusting function having a non-linear voltage-current characteristic represented by the following formula. I = A × V P (P> 1) [where I: current of sensitivity adjusting means, V: voltage of sensitivity adjusting means, A: constant]
の総和は、抵抗結合により得られ、感度調節手段の非線
形電圧電流特性は、金属フタロシアニン蒸着膜によって
得られる請求項1記載の感度調節機能付き神経疑似素
子。2. The sensitivity adjusting function according to claim 1, wherein a weighted sum of the plurality of input signals is obtained by resistance coupling, and the non-linear voltage-current characteristic of the sensitivity adjusting means is obtained by a metal phthalocyanine vapor deposition film. Neural pseudo element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008533A JPH079663B2 (en) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Nerve pseudo element with sensitivity adjustment function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008533A JPH079663B2 (en) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Nerve pseudo element with sensitivity adjustment function |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02189671A JPH02189671A (en) | 1990-07-25 |
| JPH079663B2 true JPH079663B2 (en) | 1995-02-01 |
Family
ID=11695788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1008533A Expired - Lifetime JPH079663B2 (en) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Nerve pseudo element with sensitivity adjustment function |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079663B2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6020641A (en) * | 1983-07-14 | 1985-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | signal compression circuit device |
| JPS61195470A (en) * | 1985-02-25 | 1986-08-29 | Matsushita Electric Works Ltd | Adder circuit |
| JPS6246901U (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-23 |
-
1989
- 1989-01-19 JP JP1008533A patent/JPH079663B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02189671A (en) | 1990-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1258132A (en) | Highly parallel computation network employing a binary-valued t matrix and single out put amplifiers | |
| Pershin et al. | Experimental demonstration of associative memory with memristive neural networks | |
| Lazzaro et al. | Winner-take-all networks of O (n) complexity | |
| US4866645A (en) | Neural network with dynamic refresh capability | |
| Gopalsamy et al. | Convergence under dynamical thresholds with delays | |
| US10468098B2 (en) | In-cell differential read-out circuitry for reading signed weight values in resistive processing unit architecture | |
| KR20190029406A (en) | Method and system for performing analog complex vector-matrix multiplication | |
| KR102067189B1 (en) | Neuron Circuit and Neuromorphic System comprising The Same | |
| EP0377908B1 (en) | Neural network having an associative memory that learns by example | |
| Zoppo et al. | Equilibrium propagation for memristor-based recurrent neural networks | |
| JP2020154412A (en) | Neural network device | |
| US5305250A (en) | Analog continuous-time MOS vector multiplier circuit and a programmable MOS realization for feedback neural networks | |
| US10713531B2 (en) | Convolution neural network and a neural network system having the same | |
| JPH079663B2 (en) | Nerve pseudo element with sensitivity adjustment function | |
| JPH0264787A (en) | Hierarchy structure neutral net | |
| Donaldson et al. | A radial basis function model of muscle stimulated with irregular inter-pulse intervals | |
| Spiliopoulos et al. | Network effects in default clustering for large systems | |
| KR102072090B1 (en) | Activation Device for Neuromorphic Network Processor | |
| Reznik et al. | Associative memories with" killed" neurons: The methods of recovery | |
| EP0382230B1 (en) | Neural network processing system | |
| Johnson et al. | Neural network implementation using a single MOST per synapse | |
| Sah et al. | Features of memristor emulator-based artificial neural synapses | |
| MS et al. | Implementation and Analysis of Non-adaptive and Adaptive LIF Neuron Circuit Utilizing Memristor and Memcapacitor Elements | |
| KR20190066400A (en) | Multi-Level Fast Weighting Device | |
| Lehmann | A hardware efficient cascadable chip set for ANN's with on-chip backpropagation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |