JPH04328691A - Optical neural processor - Google Patents

Optical neural processor

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JPH04328691A
JPH04328691A JP3099003A JP9900391A JPH04328691A JP H04328691 A JPH04328691 A JP H04328691A JP 3099003 A JP3099003 A JP 3099003A JP 9900391 A JP9900391 A JP 9900391A JP H04328691 A JPH04328691 A JP H04328691A
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weighting
optical
light
input
processing
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Hitoshi Hashimoto
仁 橋本
Wataru Kawakami
弥 川上
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To simplify an optical system and to improve the performance by providing a time series optical weighting means and a light accumulating threshold processing means and performing the weighting, adding and threshold- processing of an arbitrary number with one optical system. CONSTITUTION:A time series weighting means is constituted of a programmable weight generating part 1 and a code converting part 2 and the different weighting is performed to the time series. An accumulation type threshold processing part 3 is constituted by using a space light modulator consisting of the ferroelectric positive liquid crystal. For a constant determined from the intensity and wavelength time of the light made incident from within the limited time for the writing input of the space light modulator, the action of threshold, that is, the threshold processing is performed. Here, plural types of the coupling realized optically by the programmable weight generating part 1 and the code converting part 2, that is, the light of the weighting between neurones in the neural net is inputted to the part 3, an output 0(t+1) is outputted, held at a latch 4 and used for the next input.

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、光を媒体としてニュー
ラルネットの処理動作を行なう光ニューラルプロセッサ
に係わり、特に、光学系の構成を簡素化して、処理性能
を向上するのに好適な光ニューラルプロセッサに関する
ものである。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical neural processor that performs neural network processing operations using light as a medium, and in particular, an optical neural processor suitable for simplifying the configuration of an optical system and improving processing performance. It concerns processors.

【0002】0002

【従来の技術】近年、人間の脳を模倣したネットワーク
、すなわち、ニューラルネットを使用した処理装置の開
発、研究がなされている。さらに、光を媒体としてニュ
ーラルネットの処理制御を行なう光ニューラルプロセッ
サの研究が進められている。このような光ニューラルプ
ロセッサに関しては、以下に説明するように、電子情報
通信学科論文誌「D−II  Vol.J73−D−I
I  No.8」(1990年)の第1346頁から第
1353頁に記載の「光側抑制ニューラルネット」があ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development have been carried out on processing devices that use networks that imitate the human brain, that is, neural networks. Furthermore, research is progressing on optical neural processors that control neural network processing using light as a medium. Regarding such an optical neural processor, as explained below, there is a paper published in the Department of Electronics, Information and Communication Studies journal "D-II Vol. J73-D-I
I No. 8 (1990), pages 1346 to 1353, there is a ``Light Side Suppression Neural Network.''

【0003】図4は、従来の光ニューラルプロセッサに
よる光側抑制ニューラルネットの構成を示すブロック図
である。この光側抑制ニューラルネットは、分岐した入
力パターンに、光を媒体として正の重みと負の重みを付
け、それぞれの結果を合成した値と、予め定めた閾値と
の比較に基づき、入力パターンに対応した認識結果を出
力するものであり、入力I(0)41を、電気または光
学的に分岐する分岐部42、分岐部42で分岐した入力
に正の重みと負の重みをそれぞれ掛け合わせる重み関数
処理部43、44、重み関数処理部44で負の重みを掛
け合わせた入力を正の値に反転する反転部45、これら
の正の重みと負の重みを掛け合わしたそれぞれの入力を
足し込む光学的な合流部46、光学的な合流46での足
し込み結果に基づき、出力制御を行なう閾値処理部47
、出力O(t)、O(t+1)を保持するラッチ48の
各処理要素から構成されている。尚、ここで、正の重み
とは、いわゆるニューロンどうしが共に興奮するように
強調作用するのであり、負の重みとは、他のニューロン
の興奮を抑制するように競合作用するものである。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an optical side suppression neural network using a conventional optical neural processor. This light-side suppression neural network applies positive and negative weights to the branched input patterns using light as a medium, and then compares the combined results with a predetermined threshold to determine the input pattern. The corresponding recognition result is output, and the input I(0) 41 is electrically or optically branched at a branching section 42, and the branched input at the branching section 42 is multiplied by a positive weight and a negative weight, respectively. Function processing units 43 and 44, an inversion unit 45 that inverts the inputs multiplied by negative weights in the weight function processing unit 44 to positive values, and the respective inputs multiplied by these positive weights and negative weights are added. an optical merging section 46; a threshold processing section 47 that performs output control based on the addition result at the optical merging section 46;
, a latch 48 that holds outputs O(t) and O(t+1). It should be noted that here, the positive weights act to emphasize so-called neurons so that they are excited together, and the negative weights act competitively to suppress the excitation of other neurons.

【0004】以下、この光側抑制ニューラルネットの動
作を説明する。まず、入力I(0)41は、分岐部42
で二つに分岐され、一方は、重み関数処理部43で、光
の強度に基づき正の重みW+を掛け合わされ、もう一方
は、重み関数処理部44で、光の強度に基づき負の重み
W−を掛け合わされ、それぞれ、Iexc(=ΣO(t
)・w+)とIinh(=ΣO(t)・w−)となる。 尚、光強度では、負を表現できないので、負の重み付け
した出力は、擬似的に負の値に見えるように、負の値に
、ある一定の値を加えて正の値にする。この操作が反転
部45での反転であり、Iinhから(1−Iinh)
を得ている。次に、光学的な合流部46で、Iexcと
(1−Iinh)を足し込み、Iexc−Iinh+1
を得て、閾値処理部47で、これに閾値処理を行ない、
出力O(t+1)を得る。純粋に引き算が可能ならば、
Iexc−Iinhを実行して、閾値処理を行なうこと
ができ、ここで、閾値のレベルを一つ上げて、Iexc
−Iinh+1に対して閾値処理を行なうのは、Iex
c−Iinhに対して閾値処理を行なうのと結果は同じ
であり、問題はない。入力I(0)41は、時刻t=0
の値であり、この入力により、例えば、出力O(1)が
得られたとすると、これを一旦ラッチ48に記憶し、こ
のラッチ48から読みだした出力O(1)を、新たに、
上記と同じ過程で処理し、出力O(2)を得る。この出
力O(2)と、出力O(1)との誤差が小さければ、認
識結果が十分なものであることを示すので、この過程を
何回か繰返して、出力が定常的になったところで、この
過程を終了し、最終的な出力を得る。
The operation of this light-side suppression neural network will be explained below. First, the input I(0) 41 is input to the branch unit 42
One is multiplied by a positive weight W+ based on the intensity of the light in a weighting function processing section 43, and the other is multiplied by a negative weight W+ based on the intensity of the light in a weighting function processing section 44. -, respectively, Iexc(=ΣO(t
)・w+) and Iinh(=ΣO(t)・w−). Note that since negative values cannot be expressed by light intensity, the negative weighted output is made into a positive value by adding a certain value to the negative value so that it appears to be a pseudo negative value. This operation is reversal in the reversing unit 45, and from Iinh to (1-Iinh)
I am getting . Next, at the optical merging section 46, Iexc and (1-Iinh) are added, and Iexc-Iinh+1
The threshold processing unit 47 performs threshold processing on this,
Obtain output O(t+1). If pure subtraction is possible, then
You can perform thresholding by running Iexc-Iinh, where you can raise the threshold by one level and run Iexc-Iinh.
−Iinh+1 is subjected to threshold processing by Iex
The result is the same as performing threshold processing on c-Iinh, and there is no problem. Input I(0) 41 is at time t=0
For example, if the output O(1) is obtained by this input, this is temporarily stored in the latch 48, and the output O(1) read from the latch 48 is newly read out.
The same process as above is used to obtain the output O(2). If the error between this output O(2) and the output O(1) is small, it indicates that the recognition result is sufficient, so repeat this process several times until the output becomes steady. , finish this process and get the final output.

【0005】次に、このような光ニューラルプロセッサ
・ニューラルネットの光学系の構成をより具体的な例を
用いて説明する。図5および図6は、従来の光ニューラ
ルプロセッサによる二次元側抑制ニューラルネットの構
成を示すブロック図である。特に、光学系の構成を詳細
に示しており、この二次元側抑制ニューラルネットは、
図4の側抑制ニューラルネットで示した各処理要素を用
いて、図形などの二次元の入力に対して、光を媒体とし
た重み付けを行ない、入力の認識処理を行なうものであ
り、入力I(0)51を分岐する分岐部52(図6に記
載)、分岐部52で分岐した入力に、それぞれ正の重み
付けと負の重み付けを行なう正の重み付け部53(図6
に記載)と負の重み付け部54、正の重み付け部53と
負の重み付け部54とからの出力を、光を媒体として合
流させて足し込む減算部56、減算部56での足し込み
結果(Y=Iexc−Iinh+1)を電気信号に変換
してから、閾値処理を行ない、出力制御するCCD(C
harge  Coupled  Device、電荷
結合素子)カメラ57、CCDカメラからの出力をラッ
チして、次の入力として送出するラッチ58により構成
されている。
Next, the configuration of the optical system of such an optical neural processor/neural network will be explained using a more specific example. 5 and 6 are block diagrams showing the configuration of a two-dimensional suppression neural network using a conventional optical neural processor. In particular, the configuration of the optical system is shown in detail, and this two-dimensional side suppression neural network is
Using each processing element shown in the side suppression neural network in Fig. 4, weighting is performed using light as a medium for two-dimensional input such as figures, and recognition processing of the input is performed. 0) A branching unit 52 (shown in FIG. 6) that branches 51, and a positive weighting unit 53 (shown in FIG.
) and the negative weighting unit 54, and the subtraction unit 56 which combines the outputs from the positive weighting unit 53 and the negative weighting unit 54 using light as a medium and adds them. =Iexc-Iinh+1) into an electrical signal, and then performs threshold processing and output control using a CCD (C
It is comprised of a latch 58 that latches the output from a charge coupled device (charge coupled device) camera 57 and a CCD camera and sends it out as the next input.

【0006】ここで、正の重み付け部53と、負の重み
付け部54、および、減算部56は、それぞれ、レンズ
などからなる光学系で構成され、かつ、独立した系とな
っている。すなわち、正の重み付け部53と負の重み付
け部54は、それぞれ、読みだし光の光源としてのラン
プと、二枚のレンズと、ランプからの光を遮光するアパ
ーチャー(図中、Aと記載)と、光を偏光する二つの偏
光子(図中、POLと記載、Polarizer)と、
入力を制御信号として、ランプからの被変調光を光変調
する空間光変調器(図中、SLMと記載、Spatia
l  Light  Modulation)と、ピン
ホールアレイなどからなり、空間光変調器で光変調した
光に回折を利用して重みを付けるマスクとにより構成さ
れ、それぞれ、負のフィードバック光信号、および、正
のフィードバック光信号を作成する。尚、本図の二次元
側抑制ニューラルネットでは、これらのフィードバック
光信号を電気信号に変換して出力するCCDカメラなど
の受光器が設けられている。尚、負の重み付け部54内
のマスクの後の偏光子により、負の重み付けの反転処理
を行なっている。また、減算部56は、複数個のレンズ
と、偏光子(図中、POL(1)〜(4)と記載)と、
正の重み付け部53と負の重み付け部54のそれぞれの
受光器からの出力に基づき、読みだし光を光変調する空
間光変調器(図中、SLM(1)、(2)と記載)と、
ミラー(図中、Mと記載)、そして、ハーフミラー(図
中、H.M.と記載)により構成され、正の重み付け部
53と負の重み付け部54で作成した負のフィードバッ
ク光信号と正のフィードバック光信号を減算する。この
ように、それぞれ独立した光学系の構成で、光を媒体と
して、正の重み付け部53は正のフィードバック光信号
を、負の重み付け部54は負のフィードバック光信号を
作成し、減算部56は、それらの足し込みを行なう。C
CDカメラ57は、減算部56の足し込み結果(Y=I
exc−Iinh+1)を電気信号に変換して、閾値処
理を行ない出力する。CCDカメラ57からの出力O(
t)は、ラッチ58のラッチ#2で保持され、次の入力
として分岐部52に入力される。そして、同様な重み付
けと足し込み処理が行なわれ、その結果、出力O(t)
が、ラッチ#1に保持され、ラッチ#1とラッチ#2と
に保持された出力O(t)とO(t+1)との誤差が少
なくなった時点で、処理結果を最終的に出力する。
[0006] Here, the positive weighting section 53, the negative weighting section 54, and the subtracting section 56 are each constituted by an optical system including a lens and are independent systems. That is, the positive weighting section 53 and the negative weighting section 54 each include a lamp as a light source of readout light, two lenses, and an aperture (denoted as A in the figure) that blocks light from the lamp. , two polarizers (denoted as POL in the figure, Polarizer) that polarize light,
A spatial light modulator (indicated as SLM in the figure, Spatia
(Light Modulation) and a mask that is made of a pinhole array or the like and uses diffraction to weight the light modulated by the spatial light modulator, and receives a negative feedback optical signal and a positive feedback optical signal, respectively. Create an optical signal. Note that the two-dimensional suppression neural network shown in this figure is provided with a light receiver such as a CCD camera that converts these feedback optical signals into electrical signals and outputs them. Note that the polarizer after the mask in the negative weighting section 54 performs inversion processing of the negative weighting. Further, the subtraction unit 56 includes a plurality of lenses, a polarizer (indicated as POL(1) to (4) in the figure),
a spatial light modulator (denoted as SLM (1) and (2) in the figure) that optically modulates the readout light based on the outputs from the respective light receivers of the positive weighting section 53 and the negative weighting section 54;
It is composed of a mirror (denoted as M in the figure) and a half mirror (denoted as H.M. in the figure), and combines the negative feedback optical signal created by the positive weighting section 53 and the negative weighting section 54 with the positive feedback optical signal. subtract the feedback optical signal. In this way, with the configuration of independent optical systems, using light as a medium, the positive weighting section 53 creates a positive feedback optical signal, the negative weighting section 54 creates a negative feedback optical signal, and the subtracting section 56 creates a positive feedback optical signal. , add them. C
The CD camera 57 receives the addition result (Y=I
exc-Iinh+1) is converted into an electrical signal, subjected to threshold processing, and output. Output O from CCD camera 57 (
t) is held in latch #2 of latch 58 and input to branch 52 as the next input. Then, similar weighting and addition processing is performed, and as a result, the output O(t)
is held in latch #1, and the processing result is finally output when the error between the outputs O(t) and O(t+1) held in latch #1 and latch #2 becomes smaller.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図4〜図6で示した従
来の光ニューラルネットの光ニューラルプロセッサには
、以下のような問題点がある。例えば、図5および図6
において、所望の処理を実現するための重み付けは、正
の重み付け部53と、負の重み付け部54の二つの光学
系を必要とし、さらに、これらの光学系で得た結果を足
し込むための光学系が必要となり、合計三個の光学系を
用いた複雑な構成となっている。さらに、所望の処理を
実現するための重み付けは、具体的には、例えば、ピン
ホールアレイなどで実現する。この場合、実際に必要な
結合が、単一のピンホールアレイで得られるとは限らず
、複数のピンホールアレイ(通常、それぞれ実現する重
み付けが違う)を使用し、それぞれのピンホールアレイ
で得た重み付けを重ね合わせて、結合を得る場合がある
。このような場合は、分岐部42で、複数の分岐を行な
い、それぞれの分岐先で、それぞれ異なる重み付けを行
なうピンホールアレイを用いた光学系を構成しなければ
ならず、極めて複雑な光学系となってしまう。また、従
来の光ニューラルプロセッサの閾値処理は、CCDカメ
ラなどを用いて、光信号を電気信号に変換してから、電
気的処理で行なっており、制御工程が複雑になっている
。また、減算部56では、減算を実行するために、光学
的に正負の加算を行なっているが、読みだし光にレーザ
を用いて小型化することが困難である。なぜならば、減
算部56は、空間的にコヒーレンスが高く、単一波長で
発光出力も大きい最近の半導体レーザを用いると干渉を
起こすからである。このために、光学系の構成が制約さ
れている。また、従来技術では、出力を保持するラッチ
が二つ必要になる。これは、ラッチ#2からO(t)を
出力した後、実時間で、処理結果Yが得られるため、出
力O(t)と出力O(t+1)を別々にラッチする必要
があるためである。すなわち、ラッチが一つしかないと
、すぐさま、処理結果が得られ、その前にラッチされて
いた情報を消去しなければ記憶できないが、消去すると
、もとの入力が消されるために、出力が得られないこと
になるからである。
The conventional optical neural processor of the optical neural network shown in FIGS. 4 to 6 has the following problems. For example, Figures 5 and 6
Weighting to achieve the desired processing requires two optical systems, a positive weighting section 53 and a negative weighting section 54, and an optical system for adding up the results obtained by these optical systems. system, resulting in a complex configuration using a total of three optical systems. Further, weighting for realizing desired processing is specifically implemented using, for example, a pinhole array. In this case, the actually required coupling may not necessarily be obtained with a single pinhole array, but rather multiple pinhole arrays (usually each with different weighting) are used, each with different weights. In some cases, the combined weights are superimposed to obtain a combination. In such a case, it is necessary to configure an optical system using a pinhole array that performs multiple branches at the branching section 42 and weights differently at each branch destination, resulting in an extremely complicated optical system. turn into. Furthermore, threshold processing in conventional optical neural processors involves converting an optical signal into an electrical signal using a CCD camera or the like, and then performing electrical processing, making the control process complicated. Further, in the subtraction unit 56, positive and negative addition is performed optically in order to perform subtraction, but it is difficult to miniaturize by using a laser for the readout light. This is because the subtraction unit 56 will cause interference if a recent semiconductor laser with high spatial coherence, single wavelength, and large emission output is used. For this reason, the configuration of the optical system is restricted. Furthermore, the conventional technology requires two latches to hold the output. This is because the processing result Y is obtained in real time after outputting O(t) from latch #2, so it is necessary to latch the output O(t) and output O(t+1) separately. . In other words, if there is only one latch, the processing result will be obtained immediately, and it will not be possible to store it unless the previously latched information is erased. However, when it is erased, the original input is erased, so the output is This is because you will not be able to obtain it.

【0008】解決しようとする問題点は、従来の光ニュ
ーラルプロセッサは、重み付けや足し込み、および、閾
値処理などのそれぞれの処理が各処理要素単体で行なわ
れており、光学系を含む構成が複雑となってしまう点で
ある。本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し
て、光学系の構成を簡潔し、処理の精度や速度の向上と
、装置の小型化と低価格化を可能とする光ニューラルプ
ロセッサを提供することである。
The problem to be solved is that in conventional optical neural processors, each process such as weighting, addition, and threshold processing is performed by each processing element alone, and the configuration including the optical system is complicated. This is the point where it becomes. The purpose of the present invention is to provide an optical neural processor that solves these problems of the prior art, simplifies the configuration of the optical system, improves processing accuracy and speed, and makes it possible to reduce the size and cost of the device. It is to be.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の光ニューラルプロセッサは、(1)光を媒体
として、入力に対する複数の値での重み付けと、この複
数の値で重み付けした入力の足し込みとを行ない、この
足し込んだ入力の値と、予め定めた閾値との比較に基づ
き、入力に対応する出力を制御する光ニューラルプロセ
ッサにおいて、入力に対して、予め定めた値で時系列に
変化する光を媒体とした重みを付ける時系列重み付け部
を設けたことを特徴とする。また、(2)上記(1)に
記載の光ニューラルプロセッサにおいて、時系列光学重
み付け部が、それぞれの値で時系列に重み付けした入力
に対応して出力する光を、順次に受けて蓄積し、この蓄
積した光と、予め定めた閾値との比較に基づき、入力に
対応する光を媒体とした出力を制御する光蓄積閾値処理
部を設けたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the optical neural processor of the present invention has the following features: (1) Using light as a medium, weighting an input with a plurality of values, and input weighted with the plurality of values. The optical neural processor controls the output corresponding to the input based on the comparison between the added input value and a predetermined threshold value. The present invention is characterized by the provision of a time series weighting section that applies weights using light that changes serially as a medium. (2) In the optical neural processor described in (1) above, the time-series optical weighting section sequentially receives and accumulates the light output corresponding to the input weighted in time-series with each value, The present invention is characterized in that it includes a light accumulation threshold processing section that controls the output using the light corresponding to the input as a medium based on a comparison between the accumulated light and a predetermined threshold value.

【0010】0010

【作用】本発明においては、時系列重み付け部を設け、
入力に対する光を媒体とした重み付けを、時系列に変化
する重みを用いて行なう。このことにより、一つの光学
系で、任意の数の重み付けを行なうことができる。さら
に、光蓄積閾値処理部を設け、それぞれ重み付けした光
を順次に蓄積し、その蓄積結果に基づき、入力に対応し
た出力を制御する。このことにより、ニューラルネット
で処理される重み付けと、足し込み、および、閾値処理
を一つの光学系で行ない、系の完結性を実現し、光ニュ
ーラルプロセッサの光学系の構成を簡潔にすることがで
きる。
[Operation] In the present invention, a time series weighting section is provided,
Weighting of input using light as a medium is performed using weights that change over time. This allows an arbitrary number of weights to be applied with one optical system. Further, a light accumulation threshold processing section is provided to sequentially accumulate the respective weighted lights and control the output corresponding to the input based on the accumulation result. As a result, the weighting, addition, and threshold processing processed by the neural network can be performed in one optical system, achieving completeness of the system and simplifying the configuration of the optical system of the optical neural processor. can.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図1は、本発明を施した光ニューラルプロセ
ッサによる光側抑制ニューラルネットの本発明に係わる
構成の一実施例を示すブロック図である。特に、図4で
示した光側抑制ニューラルネットに対応して、本発明を
施したものである。本実施例の光側抑制ニューラルネッ
トは、入力I(0)に掛け合わせる重み関数W+とW−
を生成するプログラマブル重み生成部1と、プログラマ
ブル重み生成部1で重み関数が掛け合わされた出力の反
転/非反転を制御する符号変換部2と、符号変換部2か
らの重み関数に基づき、光加算・減算と閾値処理を行な
う蓄積型閾値処理部3と、蓄積型閾値処理部3からの処
理結果を保持するラッチ4により構成されている。図4
で示した従来の光側抑制ニューラルネットと異なる点は
、図4での分岐部42および合流部46が不要であるこ
と、また、重み関数W+とW−は、プログラマブル重み
生成部1で作られること、重み関数が掛け合わされた出
力を反転させるか否かをプログラムできる符号変換部2
があること、そして、光加算・減算と閾値処理が、単一
のユニットである蓄積型閾値処理部3により実行されて
いることである。プログラマブル重み生成部1と、符号
変換部2とにより、本発明の時系列重み付け手段を構成
し、時系列に、それぞれ異なる重み付けを行なう。また
、蓄積型閾値処理部3は、本発明の光蓄積閾値処理手段
に対応するものであり、例えば、GaAs(ガリウム砒
素)のpin構造を入力面に有する強誘電正液晶からな
る空間光変調器(SLM)を用いて構成することにより
、次の特徴を持たせる。その特徴とは、その空間光変調
器の書き込み入力に対して、有限時間内に入射される光
の強度、波長、時間などから決定される定数に対して、
スレッシュホルドの動作、すなわち、閾値処理を行なう
というものである。以降、このような空間光変換器を、
特に、AT−SLMと記載する。このように、本実施例
の光側抑制ニューラルネットは、プログラマブル重み生
成部1と符号変換部2とにより光学的に実現された複数
種類の結合、つまり、ニューラルネットにおけるニュー
ロン間の重み付けの光を、AT−SLMを有する蓄積型
閾値処理部3へ入力し、そのAT−SLMのスレッシュ
ホルド動作に基づく出力O(t+1)を、処理結果とし
て出力、もしくは、ラッチ4に保持し、次の入力に用い
ることを特徴とするものである。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of an optical side suppression neural network using an optical neural processor according to the present invention. In particular, the present invention is applied to the light-side suppression neural network shown in FIG. The light-side suppression neural network of this embodiment uses weighting functions W+ and W- to multiply input I(0).
A programmable weight generation unit 1 that generates , a code conversion unit 2 that controls inversion/non-inversion of the output multiplied by the weight function in the programmable weight generation unit 1 , and an optical addition based on the weight function from the code conversion unit 2 - Consists of an accumulation-type threshold processing unit 3 that performs subtraction and threshold processing, and a latch 4 that holds the processing results from the accumulation-type threshold processing unit 3. Figure 4
The difference from the conventional light-side suppression neural network shown in FIG. In other words, a code converter 2 that can program whether or not to invert the output multiplied by the weighting function.
and that the optical addition/subtraction and threshold processing are executed by the storage type threshold processing section 3, which is a single unit. The programmable weight generation section 1 and the code conversion section 2 constitute the time series weighting means of the present invention, and weight the time series differently. The storage type threshold processing section 3 corresponds to the optical storage threshold processing means of the present invention, and is, for example, a spatial light modulator made of a ferroelectric positive liquid crystal having a GaAs (gallium arsenide) pin structure on the input surface. (SLM) provides the following features. Its characteristics are that for the write input of the spatial light modulator, the constant determined from the intensity, wavelength, time, etc. of the light incident within a finite time,
This is a threshold operation, that is, threshold processing. From now on, such a spatial light converter,
In particular, it will be described as AT-SLM. In this way, the light-side suppression neural network of this embodiment uses multiple types of connections optically realized by the programmable weight generation section 1 and the code conversion section 2, that is, the light-side suppression neural network that uses the light weighting between neurons in the neural network. , the output O(t+1) based on the threshold operation of the AT-SLM is output as a processing result, or is held in the latch 4 and used as the next input. It is characterized by its use.

【0012】以下、重み関数Wとして、ピンホールによ
る回折を組み合わせたものを使う場合の動作を説明する
。プログラマブル重み生成部1は、ある時間には、一つ
のタイプの重み関数Wしか生成できないが、異なる時間
には、異なる重み関数Wを生成できる。具体的には、例
えば、従来技術で使用しているピンホールアレイを、液
晶パネルなどの空間光変調器で置き換えて構成し、時系
列に、異なる重みを生成する。すなわち、読みだし光の
波長をλ、ピンホールの半径をa、ピンホールから受光
面までの距離をLとすると、受光面上の中心からrの地
点で得られる光学的な重みW(r)は、    w(r
)={(πa2÷λL)2}×{2J1(2πar÷λ
L)                       
                 ÷(2πar÷λ
L)}2                     
                         
              ・・・(1)     
           J1:一次のベッセル関数であ
る。ここで、液晶パネルなどの空間光変調器を使用して
半径aを変化させたり、あるいは、光源の波長、場合に
よっては、距離Lを変化させることにより、種々の重み
w(r)のプロファイル(シナプス結合分布作成)が可
能となり、それらを積算した重みw(r)を使用するこ
とができることになる。すなわち、従来の技術では、も
し、合流と分岐を使わずに系を構成したとすると、上述
の式(1)で表される重みw(r)を得るだけであった
が、本発明を適用すると、系の若干の変更のみで、     w(r)=Σ{(πa2÷λL)2}×{2J
1(2πar÷λL)               
                         
  ÷(2πar÷λL)}2           
                         
                        ・
・・(2)を得ることができる。総和(Σ)は、蓄積型
閾値処理部3が、処理可能状態(AT−SLMの書き込
みタイミング)の間に、プログラマブル重み生成部1に
より生成される重み関数wに関して行なう。
The operation when using a combination of diffraction by pinholes as the weighting function W will be described below. The programmable weight generator 1 can generate only one type of weight function W at a certain time, but can generate different weight functions W at different times. Specifically, for example, the pinhole array used in the prior art is replaced with a spatial light modulator such as a liquid crystal panel, and different weights are generated in time series. That is, if the wavelength of the readout light is λ, the radius of the pinhole is a, and the distance from the pinhole to the light-receiving surface is L, then the optical weight W(r) obtained at a point r from the center of the light-receiving surface is is w(r
)={(πa2÷λL)2}×{2J1(2πar÷λ
L)
÷(2πar÷λ
L)}2

...(1)
J1: A first-order Bessel function. Here, by changing the radius a using a spatial light modulator such as a liquid crystal panel, or by changing the wavelength of the light source or, in some cases, the distance L, various weight w(r) profiles ( Synapse connection distribution creation) becomes possible, and weights w(r) obtained by integrating these can be used. That is, in the conventional technology, if the system was constructed without using merging and branching, only the weight w(r) expressed by the above equation (1) was obtained, but by applying the present invention, Then, with only a slight change in the system, w(r)=Σ{(πa2÷λL)2}×{2J
1 (2πar÷λL)

÷(2πar÷λL)}2


...(2) can be obtained. The summation (Σ) is performed by the accumulation-type threshold processing unit 3 on the weight function w generated by the programmable weight generation unit 1 during the process ready state (AT-SLM write timing).

【0013】また、符号変換部2を用いて、プログラマ
ブル重み生成部1との組み合わせにより、重み関数を掛
け合わせた信号を、反転/非反転処理のいずれかに分岐
し、正のフィードバック信号Iexcと、負のフィード
バック信号1−Iinhを得る。すなわち、従来技術の
ように、重み関数を、空間的に別々に作り、加算すると
いうことをせずに、あるタイミングでは、正のフィード
バック光信号を、また、別のタイミングでは、負のフィ
ードバック光信号というように動作し、それらを、蓄積
型閾値処理部3に入力する。このことにより、従来技術
において用いられていた、二つの重み関数の生成部が不
要となり、かつ、正と負のそれぞれの重みを光学的に加
算する合流処理要素が不要となる。このようにして、正
の部分を示す上述の式(2)に、負の部分を加えて、次
式の重み付けが可能となる。     w(r)=Σ{(πa2÷λL)2}×{2J
1(2πar÷λL)               
                         
  ÷(2πar÷λL)}2           
 +Σ{1−(πa2÷λL)2}×{2J1(2πa
r÷λL)                    
                         
 ÷(2πar÷λL)}2            
                         
                       ・・
・(3)尚、ここでの総和(Σ)は、式(2)と同様で
あり、蓄積型閾値処理部3が、処理可能状態(AT−S
LMの書き込みタイミング)の間に、プログラマブル重
み生成部1により生成される重み関数wに関して行なう
。そして、蓄積型閾値処理部3は、時系列に異なる重み
付けをされた光を媒体とした信号を、順次に蓄積し、そ
の総和(Iexc−Iinh+1)に対して、閾値処理
を行なう。
[0013] Furthermore, by using the code conversion unit 2 in combination with the programmable weight generation unit 1, the signal multiplied by the weight function is branched into either inversion or non-inversion processing, and a positive feedback signal Iexc is generated. , a negative feedback signal 1-Iinh is obtained. In other words, instead of creating weighting functions spatially separately and adding them as in the prior art, it is possible to generate a positive feedback optical signal at a certain timing and a negative feedback optical signal at another timing. These signals are input to the accumulation type threshold processing section 3. This eliminates the need for two weight function generators used in the prior art, and also eliminates the need for a merging processing element that optically adds the positive and negative weights. In this way, the negative part is added to the above-mentioned equation (2) indicating the positive part, and weighting according to the following equation becomes possible. w(r)=Σ{(πa2÷λL)2}×{2J
1 (2πar÷λL)

÷(2πar÷λL)}2
+Σ{1-(πa2÷λL)2}×{2J1(2πa
r÷λL)

÷(2πar÷λL)}2

・・・
- (3) Note that the sum (Σ) here is the same as in equation (2), and the accumulation type threshold processing unit 3 is in the processing ready state (AT-S
This is performed regarding the weight function w generated by the programmable weight generation unit 1 during the LM write timing). Then, the accumulation-type threshold processing section 3 sequentially accumulates signals using light as a medium that have been weighted differently in time series, and performs threshold processing on the total sum (Iexc-Iinh+1).

【0014】このようにして、本実施例の光側抑制ニュ
ーラルネットは、従来、空間的に分割した系で別々に行
なっていた重みの作成と足し込み動作を、時系列で構成
することができる。そして、このことにより、図5およ
び図6で示したように、極めて複雑な構成をしている従
来の二次元側抑制ニューラルネットの光学系を、次の図
2に示すように簡素化することができる。図2は、本発
明を施した光ニューラルプロセッサによる二次元側抑制
ニューラルネットの本発明に係わる構成の一実施例を示
すブロック図である。特に、図5および図6で示した二
次元側抑制ニューラルネットに対応して、本発明を施し
たものである。本実施例の二次元側抑制ニューラルネッ
トは、図1におけるプログラマブル重み生成部1に対応
するプログラマブルマスク21と、図1の符号変換部2
に対応する偏光変調器22と、図1の蓄積型閾値処理部
3に対応するAT−SLM23および偏光ビームスプリ
ッタ27(図中、PBSと記載)とからなる本発明のプ
ログラマブル重み付け回路20を有し、このプログラマ
ブル重み付け回路20からの光信号を、レンズL(3)
、L(4)を介して受信して電気信号に変換するCCD
カメラ28と、このCCDカメラ28で変換した電気信
号を、プログラマブル重み付け回路20への次の入力に
用いるために保持するラッチ29とを有する構成となっ
ている。
[0014] In this way, the light-side suppression neural network of this embodiment can perform the weight creation and addition operations, which were conventionally performed separately in a spatially divided system, in a time-series manner. . As a result, the optical system of the conventional two-dimensional side suppression neural network, which has an extremely complicated configuration as shown in FIGS. 5 and 6, can be simplified as shown in FIG. 2 below. Can be done. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of a two-dimensional suppression neural network using an optical neural processor according to the present invention. In particular, the present invention is applied to the two-dimensional suppression neural network shown in FIGS. 5 and 6. The two-dimensional suppression neural network of this embodiment includes a programmable mask 21 corresponding to the programmable weight generation section 1 in FIG. 1, and a code conversion section 2 in FIG.
The programmable weighting circuit 20 of the present invention includes a polarization modulator 22 corresponding to the storage type threshold processing section 3 of FIG. , the optical signal from the programmable weighting circuit 20 is transmitted to the lens L (3)
, L(4) and converts it into an electrical signal.
The configuration includes a camera 28 and a latch 29 that holds the electrical signal converted by the CCD camera 28 for use as the next input to the programmable weighting circuit 20.

【0015】このように、プログラマブル重み付け回路
20においては、プログラマブルマスク21は図1のプ
ログラマブル重み生成部1に、また、偏光変調器22は
図1の符号変換部2にそれぞれ対応しており、プログラ
マブルマスク21と偏光変調器22とにより、本発明の
時系列重み付け手段を構成し、正負および種々の重み関
数w(r)のプロファイルを行ない、そして、図1の蓄
積型閾値処理部3に対応するAT−SLM23と偏光ビ
ームスプリッタ27が、本発明の光蓄積閾値処理手段を
構成して、出力を制御する閾値処理を行なう。プログラ
マブル重み付け回路20は、従来技術であるランプ、レ
ンズL(1)、L(2)、アパーチャーA(図中、Aと
のみ記載)、偏光子24、25(図中、POL(1)、
POL(2)と記載)、および、液晶セルなどからなる
空間光変調器26(図中、SLMと記載)などを有して
いる。そして、ランプから、レンズL(1)、アパーチ
ャーA、レンズL(2)、偏光子25を介して、空間光
変調器26に入射した光の出力を、入力I(0)、もし
くは、出力O(t)に基づき制御する。ここまでは、従
来技術と同じ動作である。
As described above, in the programmable weighting circuit 20, the programmable mask 21 corresponds to the programmable weight generation section 1 in FIG. 1, and the polarization modulator 22 corresponds to the code conversion section 2 in FIG. The mask 21 and the polarization modulator 22 constitute a time-series weighting means of the present invention, which performs positive/negative and various weighting function w(r) profiles, and corresponds to the accumulation type threshold processing section 3 of FIG. The AT-SLM 23 and the polarizing beam splitter 27 constitute the light accumulation threshold processing means of the present invention, and perform threshold processing to control the output. The programmable weighting circuit 20 includes a conventional lamp, lenses L(1), L(2), aperture A (indicated only by A in the figure), polarizers 24, 25 (in the figure, POL(1),
POL (2)), a spatial light modulator 26 (denoted as SLM in the figure) made of a liquid crystal cell, etc. Then, the output of the light that has entered the spatial light modulator 26 from the lamp via the lens L (1), the aperture A, the lens L (2), and the polarizer 25 is input to the input I (0) or the output O. (t). Up to this point, the operation is the same as that of the conventional technology.

【0016】さらに、プログラマブル重み付け回路20
では、空間光変調器26からの変調光に、プログラマブ
ルマスク21により、時系列に変化する重みを付ける。 すなわち、例えば、ピンホールアレイなどによる光の回
折を利用して生成した重みを、ピンホールの半径を時系
列に変更するなどの方法により変化させる。そして、偏
光変調器22も、プログラマブルマスク21の動作に同
期して、その偏光特性を時系列に変化させ、負の重みの
反転処理を行なう。このようにして、一つの光学系で、
任意の種類の重み付けを行なうことができる。この後、
重み付けの蓄積と閾値処理を行なうが、各種類の重み付
けのそれぞれに対応してメモリを設け、時系列に変化す
る重み付けを蓄積するなどの対応方法が考えられる。し
かし、この方法では、並列メモリが必要になったり、メ
モリ間の並列情報の加算処理が必要になったりして、系
が複雑になってしまう。そのような問題を解決するため
に、本実施例では、AT−SLM23を用いて、重み付
けの蓄積と閾値処理を行なう。すなわち、プログラマブ
ルマスク21と偏光変調器22で重み付けした光を、偏
光子24を介して、AT−SLM23で受光する。この
AT−SLM23は、図1で説明したように、例えば、
GaAs(ガリウム砒素)のpin構造を入力面に有す
る強誘電正液晶からなる空間光変調器を用いて構成する
ことにより、有限時間内に入射される光の強度、波長、
時間などから決定される定数に対して、スレッシュホル
ドの動作、すなわち、閾値処理を行なうというものであ
る。この動作により、AT−SLM23は、重み付けし
た光を、順次に蓄積して、閾値との比較に基づく読みだ
し出力を制御する。すなわち、読みだし光源(Read
out  Light)からのAT−SLM23の読み
だし光を、偏光ビームスプリッタ28を介して制御し、
出力する。この出力光(Y)は、レンズL(3)、L(
4)を介して、Y=(Iexc−Iinh+1)の出力
としてCCDカメラ28に入力され、ラッチ29に保持
され、次の入力O(t)として、プログラマブル重み付
け回路20に出力される。このように、本実施例のプロ
グラマブル重み付け回路20を設けた二次元側抑制ニュ
ーラルネットは、一つの光学系で、入力への重み付けや
足し込み、そして、閾値処理などを行ない、従来技術に
比べて、光学系の構成が著しく簡潔化されている。
Furthermore, a programmable weighting circuit 20
Now, the programmable mask 21 gives weights that change over time to the modulated light from the spatial light modulator 26. That is, for example, the weights generated using the diffraction of light by a pinhole array or the like are changed by a method such as changing the radius of the pinhole in time series. The polarization modulator 22 also changes its polarization characteristics in time series in synchronization with the operation of the programmable mask 21, and performs negative weight inversion processing. In this way, with one optical system,
Any type of weighting can be done. After this,
Accumulation of weightings and threshold processing are performed, but a possible coping method is to provide a memory corresponding to each type of weighting and to accumulate weightings that change over time. However, this method requires parallel memories and addition processing of parallel information between memories, making the system complicated. In order to solve such a problem, in this embodiment, the AT-SLM 23 is used to perform weighting accumulation and threshold processing. That is, light weighted by the programmable mask 21 and the polarization modulator 22 is received by the AT-SLM 23 via the polarizer 24. As explained in FIG. 1, this AT-SLM 23, for example,
By using a spatial light modulator made of ferroelectric positive liquid crystal with a GaAs (gallium arsenide) pin structure on the input surface, the intensity, wavelength, and
A threshold operation, that is, threshold processing is performed on a constant determined from time or the like. Through this operation, the AT-SLM 23 sequentially accumulates the weighted light and controls the readout output based on the comparison with the threshold value. That is, the read light source (Read
out Light) from the AT-SLM 23 via the polarizing beam splitter 28,
Output. This output light (Y) is transmitted through lenses L(3) and L(
4), it is input to the CCD camera 28 as the output of Y=(Iexc-Iinh+1), held in the latch 29, and output to the programmable weighting circuit 20 as the next input O(t). In this way, the two-dimensional suppression neural network provided with the programmable weighting circuit 20 of this embodiment performs weighting and addition to input, threshold processing, etc. with one optical system, and is superior to conventional technology. , the configuration of the optical system is significantly simplified.

【0017】以下、本実施例の光側抑制ニューラルネッ
トの利点を、従来技術との比較で説明する。 (1)簡潔な系で、プログラマビリティを実現できる:
複数の重み付けを行なう場合には、従来の方法では、そ
れぞれの重み付け処理を行ない、光学的に合流して、正
と負に関して、和をとり、その出力を得て、閾値処理に
入力しなければならず、極めて複雑な光学系になってい
た。しかし、本実施例の構成では、AT−SLM23に
より、記憶処理、および、加算処理が、光学的に行なわ
れることになるので、光学系の構成は簡単になる。 (2)閾値処理も簡潔に実現できる:従来技術では、閾
値処理は、通常の空間光変調器の閾値特性の利用や、C
CDカメラなどで電気信号に変換してからの電気処理で
行なっていた。本実施例では、AT−SLM23の使用
により、閾値処理も、光学的加算と同じ素子で実現でき
る。 (3)単一の光学系で、正負の光アナログ加算、もしく
は、単に減算を行ない、系が簡単になる:従来技術では
、光学的な減算は、光学的擬似減算なるもので、正の信
号と、擬似的な負の光信号とを、別々の光学系で作成し
、光学的に加算して、正負の光アナログ加算を行なって
いた。そして、正負の信号生成時の違いは、検光子の位
置によっていた。例えば、偏光子と検光子とを直交させ
ておくと正の光信号、また、平行にしておくと負の光信
号というようにである。本実施例では、この検光子のと
ころに、固定の偏光素子ではなく、プログラム可能な偏
光変調素子を使用し、同一の光学系で、素子の変調を変
えれば、正の信号か、負の信号ができる。すなわち、あ
るタイミングでは、正の信号、また、別のタイミングで
は、負の信号というように、時系列に切り替える。この
ような偏光変調素子には、例えば、液晶のセルなどを用
いる。そして、この後に、AT−SLM23で、単に、
正と負の信号を加算して、擬似減算を実現すれば良いの
で、単一の光学系で、重み関数の掛け合わせ処理部と、
足し込み処理部と、閾値処理部を構成することができる
。 (4)処理用の光源に、可干渉性のレーザなども容易に
使用可能となる:従来技術では、減算を実行するための
光学的な加算を行なうが、この場合、レーザは、干渉を
起こすために、読みだし光に用いることが難しく、光学
系の構成が制約されてしまった。本実施例では、単一の
光に対して、光強度を取り込むという形態なので、複数
の光線を合流することによる干渉の問題はなく、レーザ
を容易に用いることができる。 (5)AT−SLMは、ラッチとしても機能するため、
外部のラッチの個数を削減する:従来技術では、図5お
よび図6で示したように、ラッチが、外側に二つ必要で
あった。本実施例では、AT−SLM23は、例えば、
入力面がGaAs(ガリウム砒素)のPIN構造、光変
調部が強誘電性液晶(FLC)からなり、この強誘電性
液晶のメモリ性により、ラッチとして機能させることが
できる。このため、外部には、ラッチを一つだけ設けれ
ば良い。尚、入力を、光学的な情報にするための図2に
おける空間光変調器206に、強誘電性液晶を用いたも
のを用いると、強誘電性液晶には、メモリ性があるため
、外部には、ラッチが不必要になり、部品点数が減る。
The advantages of the light-side suppression neural network of this embodiment will be explained below in comparison with the prior art. (1) Programmability can be achieved with a simple system:
When performing multiple weightings, the conventional method is to perform each weighting process, optically combine them, take the sum for positive and negative values, obtain the output, and input it to threshold processing. Instead, the optical system was extremely complicated. However, in the configuration of this embodiment, the storage process and addition process are optically performed by the AT-SLM 23, so the configuration of the optical system is simplified. (2) Threshold processing can also be easily realized: In conventional technology, threshold processing can be performed by using the threshold characteristics of a normal spatial light modulator or by using C
This was done by converting it into an electrical signal using a CD camera, etc., and then processing it electrically. In this embodiment, by using the AT-SLM 23, threshold processing can also be realized with the same element as optical addition. (3) A single optical system performs positive and negative optical analog addition or simple subtraction, simplifying the system: In the prior art, optical subtraction is called optical pseudo-subtraction, and positive signal and a pseudo negative optical signal are created in separate optical systems and added optically to perform positive and negative optical analog addition. The difference in the generation of positive and negative signals depended on the position of the analyzer. For example, if the polarizer and analyzer are orthogonal, a positive optical signal will be generated, and if they are parallel, a negative optical signal will be generated. In this example, a programmable polarization modulation element is used instead of a fixed polarization element in the analyzer, and by changing the modulation of the element in the same optical system, it can produce either a positive signal or a negative signal. Can be done. In other words, the signals are switched in time series such as a positive signal at a certain timing and a negative signal at another timing. For example, a liquid crystal cell is used as such a polarization modulation element. Then, after this, with AT-SLM23, simply
Since it is sufficient to add the positive and negative signals to realize pseudo-subtraction, a single optical system can be used to combine the weighting function multiplication processing section and the
An addition processing section and a threshold processing section can be configured. (4) It becomes possible to easily use a coherent laser as a processing light source: In conventional technology, optical addition is performed to perform subtraction, but in this case, the laser causes interference. Therefore, it is difficult to use it as a readout light, and the configuration of the optical system is restricted. In this embodiment, since the light intensity is taken in for a single light beam, there is no problem of interference caused by merging a plurality of light beams, and a laser can be easily used. (5) AT-SLM also functions as a latch, so
Reducing the number of external latches: In the prior art, two external latches were required, as shown in FIGS. 5 and 6. In this embodiment, the AT-SLM 23 is, for example,
The input surface has a PIN structure of GaAs (gallium arsenide), and the optical modulation section is made of ferroelectric liquid crystal (FLC), and the memory property of this ferroelectric liquid crystal allows it to function as a latch. Therefore, only one latch needs to be provided externally. Note that if a ferroelectric liquid crystal is used as the spatial light modulator 206 in FIG. 2 for converting input into optical information, ferroelectric liquid crystals have memory properties, This eliminates the need for latches and reduces the number of parts.

【0018】図3は、本発明を施した光ニューラルプロ
セッサによる一般的な光ニューラルネットの本発明に係
わる構成の一実施例を示すブロック図である。時系列で
はあるが、プログラマブルな光学的重み生成部31(図
中、Wと記載)で、重み関数を作成し、かつ、この重み
関数を、入力に、光学的に掛け合わせる。そして、AT
−SLM32は、時系列の加算(蓄積)と、閾値処理を
行なうと共に、光信号のラッチとして機能し、必要なら
、外部にラッチ4を設けた系として完成する。本構成は
、様々な光ニューラルネット、あるいは、光ニューラル
プロセッサに適用できるものであり、細かく述べた上述
の側抑制タイプのものもその一例である。そして、例え
ば、各種回折による重み付けではなく、空間光変調器に
より変調された光信号、あるいは、ホログラフック光学
素子により、重み付けされた光信号を、AT−SLMへ
入力することにより処理を行なう。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of a general optical neural network using an optical neural processor according to the present invention. Although it is time-series, a programmable optical weight generation unit 31 (denoted as W in the figure) creates a weight function, and optically multiplies the input by this weight function. And A.T.
- The SLM 32 performs time-series addition (accumulation) and threshold processing, and also functions as a latch for optical signals. If necessary, the system can be completed with a latch 4 provided externally. This configuration can be applied to various optical neural networks or optical neural processors, including the side suppression type described in detail above. For example, processing is performed by inputting an optical signal modulated by a spatial light modulator or an optical signal weighted by a holographic optical element to the AT-SLM, instead of weighting by various types of diffraction.

【0019】以上、図1から図3を用いて説明したよう
に、二次元側抑制光ニューラルネットや、一般的な光ニ
ューラルプロセッサ・ニューラルネットを構成する際に
、本実施例の光ニューラルプロセッサを用いることによ
り、光学系が極めて簡単となる。光ニューラルプロセッ
サにおける光学系は、総じて調整が微妙になるので、実
際の光ニューラルプロセッサを構成するという観点から
は、光学系の簡素化は極めて重要である。すなわち、光
学系の簡素化により、光ニューラルプロセッサの高精度
や高速化、および、小型化、そして、低価格化を図るこ
とができる。また、本実施例の光ニューラルプロセッサ
は、種々の重み関数をプログラムできるので、簡潔な光
学系であるが、プログラマビリティの大幅な向上ができ
、多様な処理内容に対応できる。
As explained above with reference to FIGS. 1 to 3, when constructing a two-dimensional side suppression optical neural network or a general optical neural processor/neural network, the optical neural processor of this embodiment is used. By using this, the optical system becomes extremely simple. Since the adjustment of the optical system in an optical neural processor is generally delicate, simplification of the optical system is extremely important from the viewpoint of configuring an actual optical neural processor. That is, by simplifying the optical system, the optical neural processor can be made more precise, faster, smaller, and less expensive. Moreover, since the optical neural processor of this embodiment can program various weighting functions, although it is a simple optical system, programmability can be greatly improved and it can correspond to various processing contents.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、光ニューラルプロセッ
サの光学系の構成を簡潔し、処理の精度や速度の向上と
、光ニューラルネットの小型化と低価格化が可能となる
According to the present invention, it is possible to simplify the configuration of the optical system of an optical neural processor, improve processing accuracy and speed, and reduce the size and cost of the optical neural network.

【0021】[0021]

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明を施した光ニューラルプロセッサによる
光側抑制ニューラルネットの本発明に係わる構成の一実
施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of an optical side suppression neural network using an optical neural processor according to the present invention.

【図2】本発明を施した光ニューラルプロセッサによる
二次元側抑制ニューラルネットの本発明に係わる構成の
一実施例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of a two-dimensional suppression neural network using an optical neural processor according to the present invention;

【図3】本発明を施した光ニューラルプロセッサによる
一般的な光ニューラルネットの本発明に係わる構成の一
実施例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of a general optical neural network using an optical neural processor according to the present invention;

【図4】従来の光ニューラルプロセッサによる光側抑制
ニューラルネットの構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an optical side suppression neural network using a conventional optical neural processor.

【図5】従来の光ニューラルプロセッサによる二次元側
抑制ニューラルネットの構成の一部を示すブロック図で
ある。
FIG. 5 is a block diagram showing part of the configuration of a two-dimensional side suppression neural network using a conventional optical neural processor.

【図6】従来の光ニューラルプロセッサによる二次元側
抑制ニューラルネットの構成の一部を示すブロック図で
ある。
FIG. 6 is a block diagram showing part of the configuration of a two-dimensional suppression neural network using a conventional optical neural processor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  プログラマブル重み生成部 2  符号変換部 3  蓄積型閾値処理部 4  ラッチ 20  プログラマブル重み付け回路 21  プログラマブルマスク 22  偏光変調器 23  AT−SLM 24、25  偏光子 26  空間光変調器 27  偏光ビームスプリッタ 28  CCDカメラ 29、30  ラッチ 31  プログラマブルな光学的重み生成部32  A
T−SLM 41  入力I(0) 42  分岐部 43、44  重み関数処理部 45  反転部 46  光学的な合流部 47  閾値処理部 48  ラッチ 51  入力I(0) 52  分岐部 53  正の重み付け部 54  負の重み付け部 55  反転部 56  減算部 57  CCDカメラ 58  ラッチ
1 Programmable weight generation unit 2 Code conversion unit 3 Accumulation threshold processing unit 4 Latch 20 Programmable weighting circuit 21 Programmable mask 22 Polarization modulator 23 AT-SLM 24, 25 Polarizer 26 Spatial light modulator 27 Polarization beam splitter 28 CCD camera 29 , 30 latch 31 programmable optical weight generator 32 A
T-SLM 41 Input I(0) 42 Branching units 43, 44 Weighting function processing unit 45 Inverting unit 46 Optical merging unit 47 Threshold processing unit 48 Latch 51 Input I(0) 52 Branching unit 53 Positive weighting unit 54 Negative Weighting section 55 Inversion section 56 Subtraction section 57 CCD camera 58 Latch

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  光を媒体として、入力に対する複数の
値での重み付けと、該複数の値で重み付けした入力の足
し込みとを行ない、該足し込んだ入力の値と、予め定め
た閾値との比較に基づき、上記入力に対応する出力を制
御する光ニューラルプロセッサにおいて、上記入力に対
して、予め定めた値で時系列に変化する光を媒体とした
重みを付ける時系列重み付け手段を設けたことを特徴と
する光ニューラルプロセッサ。
Claim 1: Using light as a medium, weighting an input with a plurality of values, adding the input weighted with the plurality of values, and comparing the added input value with a predetermined threshold value. In an optical neural processor that controls an output corresponding to the above input based on the comparison, a time series weighting means is provided for weighting the above input with a predetermined value using light as a medium that changes in a time series. An optical neural processor featuring
【請求項2】  請求項1に記載の光ニューラルプロセ
ッサにおいて、上記時系列光学重み付け手段が、それぞ
れの値で時系列に重み付けした入力に対応して出力する
光を、順次に受光して蓄積し、該蓄積した光と、予め定
めた閾値との比較に基づき、上記入力に対応する光を媒
体とした出力を制御する光蓄積閾値処理手段を設けたこ
とを特徴とする光ニューラルプロセッサ。
2. The optical neural processor according to claim 1, wherein the time-series optical weighting means sequentially receives and accumulates the light output corresponding to the input weighted in time-series with each value. . An optical neural processor comprising a light accumulation threshold processing means for controlling an output using light corresponding to the input as a medium based on a comparison between the accumulated light and a predetermined threshold.
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