DE1549746A1 - Vorrichtung zur Erkennung von Mustern - Google Patents

Description

Anmelderin: Stuttgart» den 9° Oktober 1967

Hughea Aircraft Company P 1672 S/kg

Genttnela and Teale Street

Culver City, Calif«, V₀St=Aa . -

Vorrichtung gur Erkennung von Mustern

Die Erfindung "bezieht sich auf Vorrichtungen zur Erkennung von Mustern und betrifft speziell ein sich selbst organisierendes System, das in der Lage ist» das Erkennen von Mustern zu lernen«

Auf dem neuen Gebiet der lernenden Maschinen wurden in

den letzten Jahren verschiedene Systeme entwickelt, die in der Lage sind» das Erkennen oder Klassifizieren von

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Hustern auf der Basis vorhergehender Erfahrungen zu lernen_a Jedes dieser selbstlernenden Systeme besteht im wesentlichen aus drei deutlich unterscheidbaren Untersystemen oder FeIderηο Es handelt sich um das Eingabe- oder Abtastfeld, das Assoziationsfeld und das Ausgabe- oder Antwortfeldο

Das Eingabefeld besteht allgemein aus einer relativ großen Anzahl τοη last- oder Lese~Blementen, vie beispielsweise Photosallen, die in Abhängigkeit von dem abgetasteten Signal Ausgangs signal 9 liefern., Bas Assoziationsfeld besteht aus vielen miteinander verknüpften, anpassungsfähigen Logik-Elementen, die als Funktion der ihnen von den Photozellen des Lesefeldes zugeführten Signale Ausgangseignale liefern» Bei typischen Ausführungeformen sind die Logik-Elemente Sohwellenwert-Sohaltungen, in denen des Sohwellenwert, bei dessen Überschreiten ein Ausgangseignal erzeugt, wird, ein» stellbar ist· Daher kennen diese Elemente als anpassungsfähig bezeichnet werden» Das Ausgabe- oder Antwortfeld der Maschine besteht ebenso wie das Asaoziationsfeld aus anpassungsfähigen Logik-Elementen₀

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BAD ORtGfMAL

Sie Anpassungsfähigkeit oder das Lernverhalten dee Systems leitet sich von der Gesamtänderung der Reaktionen der einzelnen Logik-Elemente abc Diese Reaktionen werden während der Lehrperiode des Systems modifiziert_E um bekannte Muster zu erkennen^ so daß jedes bekannte Muster ein Ausgangssignal liefertj das für das Muster eindeutig ist» Das eingeübte System erkennt ein unbekanntes Muster, wenn das unbekannte Muster ein Ausgangssignal erzeugt; das zu einem der eindeutigen Signale, die bekannten Mustern zugeordnet sind, in Beziehung steht*

Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß es unmittelbar davon abhängt, ob es leicht oder schwer ist, dem System das Erkennen' eindeutiger Muster zu lehren, wie leicht oder wie schwer die Reaktionen der verschiedenen logischen Elemente modifiziert werden können« so daß verschiedene Muster, obwohl sie sehr ähnlich sind, verschiedene unterscheidbare Ausgangssignale erzeugen, Daher versteht es sich, daß eine Hauptaufgabe bei der Konseption solcher Systeme darin besteht₍ die Anzahl der erkennbaren Muster zu erhöhen, ohne die Anzahl der logischen Elemente und Verknüpfungen bedeutend zu erhöhen, weil eine solche Erhöhung den Aufwand, die Kosten und die Schwierigkeiten, das Syotem im Betriebszustand .zu erhalten, bedeutend steigern würde ο

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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges anpassungsfähiges und sißh selbst organisierendes System zur Mustererkennung zu schaffen,, das sich durch einen relativ ©infachen Aufbau auszeichnet und auf einfache Weiße einweiobar istο Diese Aufgaben werden durch ein System gelöst _t in dem Leee^Elementej beispielsweise Photozellenj. die auf ein ©lagegeber «ι? Muster ansprechen, auf eine beliebige Weise verknüpft und von einem Pseudorandaia-Mustergenerator abgetastet werden«. Die Ausgangssignale der Lese-Elemente werden in wenigstens einem SohwaIlenwert~Logikdetektor kombiniert g um eine »Serie oder Folge von Auegangssignalen zu erzeugen,, Die Ausgang θ signale der Lese-Elemente _P die dem Detektor zugeführt werden* Jcönnen so geordnet werden/ daß W alle Ausgangssignale der Elemente addiert werden und ^ wenn sie einen einstellbaren Schwellenwert tiberschreiten_f βla Ausgangesignal dee Detektors zur Folge habenο Diese Ausgangs signale der l43se~Eiemente können alt? anregende Signale bezeichnet werden»

Weiterhin kann der Detektor so betrieben werden,, daß er auf Ausgangssignale der Lese-Elemente anspricht _t die Sperr-Signaie bildon_s die eine Reaktion des Schwellenwert-

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BAD ORIGINAL

Logikdetektors auf die anregenden Signale verhindern» Bei einer solchen Anordnung liefert der Detektor ein Ausgangs» signals das einen Seil der Ausgangssignalfolge bildet, nur dann^ wenn die addierten anregenden Signale den Schwellen» wert zuzüglich der addierten Sperrsignale übersehreitet < > Weitare Verknüpfungen zwischen der Schwellenwert-ODetektor« QGhaltung und den anregenden und sperrenden Signalen können gemäß don Lehren der Erfindung in noch näher zu beschreiben= der Weise verwirklicht werden< >

Als Ergebnis der Abtastung der beliebig angeschlossenen Lese-Elemente mit Hilfe des Pseudorandora-Mustergöneratore wird von der Detektorschaltung eine Folge von Ausgangesignalen geliefert» die für jedes von den Leθθ-EIementen abgetastete Muster eindeutig istο Durch Aufzeichnen oder Speichern jeder Folge von AusgangsSignalen und späteres Vergleichen mit einer Folge von Ausgangssignalen, die von einem unbekannten Muster geliefert wird, kann das unbekannte Muster erkannt werden« wenn die davon erzeugte Folge einer Folge entspricht, die ein bekanntes Muster darstellte

Auf diese Weise wird ein System geschaffen, das in der lag« iat, mit einer relativ bescheidenen Anzahl von in Abhängigkeit

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BAD ORIGINAL

von ihrem Ansprechen einstellbaren Logik-Elementen Muster zu erkennen, die ihm Vorher gezeigt worden sind«, Ein be» sonderer Vorteil des neuen selbstlernenden Systems besteht darin, daß es leicht derart steuerbar ist, daß es auf ein= deutige, wenn auch sehr ähnliche Huster eindeutige Signale zur Identifizierung jedes einzelnen einer großen Anzahl

von eingegebenen Mustern lieferte Dabei wird jedes Huster durch eine eindeutige Folge von Signalen charakterisiertο

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist daa System eine Anordnung auf, durch die während der Lehrperiode die Folgen von Ausgangssignalen, die bekannte Muster darstellen, modifiziert werden, was im Folgenden auob als Belohnen oder Bestrafen bezeichnet wird, um die Mögliohkeit einer fehlerhaften Identifikation eines unbekannten Musters auf ein Minimum zu reduzieren» Anders ausgedrttokt werden während der Lehrperiode die Folgen von AuegangeSignalen, die bekannte Muster darstellen, Modifikationen unterworfen, um su gewährleisten, daß jede Folge für ein bestimmte« Muster eindeutig ist* Daher kann, wenn ein unbekanntes Muster eine solche Folge oder eine ihr sehrähnliohe erzeugt, dme unbekannte Mutter mit einem höheren Orad an Genauigkeit identifiziert werden«, Weiterhin wird bei einer Auaftihrunfiform

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BAD ORiQiNAL

der Erfindung die Lohn« und Straftechnik während der Lehrperiode dazu benutzt, die Maschine eine eindeutige Folge von Mustern erzeugen zu lassen, die die Maschine au erkennen gelernt hat. Jedes Ausgangesignal der Folge kann auch so betrachtet werden, daß es das nächste Muster der Folge.anzeigte Durch diese Ausführungsform der Erfin~ d\mg wird demnach eine Vorrichtung geschaffen die so «teuerbar ist_P daß sie eine eindeutige Folge von Signalen in Abhängigkeit von einer eindeutigen Folge von Mustern orsseugt, wo^ei jedes Signal oder alle Signale der Folge zu einem folgenden Muster in der Musternfolge in Beziehung stehen» Diese Ausgestaltung der Erfindung befähigt beispielsweise das System, einen Irrgarten zu durchwandernο

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen_s in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Aus-» führungabeispiele näher beschrieben und erläutert wird«, Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder in beliebiger Kombination Anwendung finden.

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BAD ORIGINAL

Es zeigen:

Figo 1 ein allgemeines Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Blockschaltbilder des Eingabefeldes der Vorrichtung nach Figo 1$

Fig. 4 und 5 Blockschaltbilder zwei Tereohiedener Ausführungsformen des Assoziatlonsfeldes;

Figo 6 eine Funktionstabelle sur Erläuterung der Anordnung nach Figo 5_f

Figo 7 und 7a Blockschaltbilder weiterer Ausführungsformen des AssosiationefeldeSf

Figo 8 ein schematisches Schaltbild eines Schwellenwert-Logi.kdetektors _s

Figo 9 das Blockschaltbild einer Ausführungsform des AuBgabefeldeSf

Figo 10 ein Blockschaltbild eine*? jhmführungsform eines Folgecodiej^%6ra_t/

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BAD ORIQfNAU

Figo 11 und 12 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise

der vorliegenden Erfindung bei der Erkennung einer Husterfolge und

Figo 13 das Blockschaltbild eines Teiles einer anderen Ausführungsform der Erfindung„.

In dem vereinfachten Gesamt-Bloekdiagramm einer Ausführungsform des neuartigen, anpassungsfähigen, lernenden Systeme naeh der Erfindung sind die oben erwähnten Eingabe-, Asso·=* ziations» und Ausgabefelder allgemein mit den Bezugszeichen 12$, H und 16 bezeichnet, Wie ersichtlich^ umfaßt das Eingabefeld Leseeinheiten 18, die aus einer Vielzahl von Photozellen bestehen können, die in einer bestimmten Matrix angeordnet sein könnan» um in Abhängigkeit von Hustern, die von den Leseeinheiten abgetastet worden sind, Ausgangssignale an ein geeignetes Handom-Schaltwerk 20 zu liefern. Inner» halb des Schaltwerkes 20 werden die Ausgangssignale der verschiedenen Leseeinheiten verknüpft und statistisch mit einer Rate abgetastet, die durch Impulse ο bestimmt wird, die von einer Taktlmpula-Quelle oder einem Taktgeber 22 geliefert werden. Während jedes Impulszeitintervalfee, das durch did Zeit zwisohen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen β

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definiert ist, wird das Assoziationsfeld 14 von den Schaltwerk 20 mit einem Satz von Signalen versehen» die das An» sprechen der Leseeinheit 18 auf das von ihr abgetastete Muster als Funktion des speziellen Schalt- oder Abtast· zustandes des Schaltwerkes 20 während des bestimmten Impuls-Intervallee anzeigt. -

Der von dem Eingabefeld 12 gelieferte Signalsatz wird dem Aeaoziationsfeld 14 zugeführt, der bei verschiedenen Aus-» führungsformen der vorliegenden Erfindung eine verschiedene Anzahl von verschieden verknüpften logischen Schwellenwert» Detektoren umfaßt_o Sei dem in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist das Assoziationsfeld 14 zwei Schwellenwert-IiOgik= detektoren 24 und 26 auf, von denen jeder einen ψ anderen Teil des vom Eingabefeld 12 gelieferten Signalsatzes in einer Weise erhält, die später noch im einzelnen beschrieben wirdο In jedem der Detektoren ist ein Schwellenwert derart einstellbar, daß nur dann, wenn die Summe der ihn zügeführten Eingangssignale den eingestellten Schwellenwert überschreiten, der Detekter ein Ausgangssignal liefert, Bei dem Ausführungsbeispiel nach FIg₀ 1 werden dl· Ausgangseignale der Detektoren 24 und 26, die alt θ_β und O^ beeeiohnet

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BAD ORIQiNAL

sind, einer logischen Einheit 28 zugeführt, deren Funktion darin besteht, nur dann ein Ausgangssignal zu liefern, wenn das Signal θ_θ größer ist als Q^, also größer als das Ausgang a signal des Detektors 26» Das Ausgangssignal der Einheit 28 bildet das Ausgangssignal des Assoziationsfeldes H, das dem Ausgabefeld 16 zugeführt wirdο

Die Anzahl der logischen Schwellenwert-Detektoren hängt von der verwendeten speziellen Verknüpfung ab, wie es später im einzelnen erläutert wird, sowie von der speziellen Technik der Abtastung des Eingabefeldes 12„ Wenn das Abtasten nacheinander in einem Abtastzyklus erfolgt? der eine ausgewählte Anzahl von Xmpulszeitinterrallen_f wie beispielsweise N Inter» valle umfaßt, umfaßt das Ausgangssignal des Eingabefeldes 12 K Sätze von Ausgangssignalen_P von denen jeder Satz dem Aseoziatlänsfeld während eines anderen der H ImpulBzeitintervalle zugeführt wird» Bei solch einer Anordnung besteht auch das Ausgangssignal des Assoziationsfeldes seinerseits aus N Ausgang β Signalen, die, gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung _f binäre Signale sind« Das bedeutet, daß jedes der N Ausgangssignale des ABBOziationsfeldes entweder eine binäre EINS oder eine binäre HULL ist je nach dem binären Ausgangssignal

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der logischen Einheit 28« Infolgedessen hat bei einer solchen Vorrichtung das vollständige Abtasten der Leseeinheit in Abhängigkeit von einem Muster eine Serie oder Folge von N binären Ausgangssignalen des Asaoziationsfeldes 14 zur W Folge, die dem Ausgabefeld 16 zugeführt werdem

Wie aus Figo 1 drsichtlieh_f enthält das Ausgabefeld 16 einen Speicher 3O₈ der von einer Speichersteuerung 32 gesteuert wird und mit dem Ausgang der logischen Einheit 28« der den Ausgang dee Assoaiationsfeldes 14 darstellt; durch ein Gatter 34 verbunden ist ο Die Ausgänge des Speichers und des AesosiationsfQld.es 14 sind mit den beiden Eingängen eines UND-Gattez's 36 verbunden. Der Ausgang des Gatters t kann entweder direkt oder Über einen Folgecodierer 38 mit einem oder mehreren Ausgabewerken 40 verbunden sein.

Kurz gesagt besteht die Funktion des Speichere darin? jede Folge von AusgangsSignalen des Assoziationsfeldes 14, die ein anderes Muster darstellt, daß die Maschine zu erkennen gelehrt worden ist? zu speichern« Dann wurden während einer folgenden Abtastung des gleichen Mustere die Ausgangesignale des Assoziationsfeldes und den Speichere dem UND-Gatter zugeführt, um eine» Serie von binären EIIJBon und NUILen »u erzeugen· Diese Serie ki>,rm einem AuBgii'bouerk 40 zugeführt

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BAD ORIGiI^AL

werden_s in-dem entweder die EINSen oder die NÜLLen gezählt werden, so daß der numerische Wert oder die festgestellte Zahl für das spezielle Muster kennzeichnend ist* das die Maschine oder das System zu erkennen gelernt hat. Wenn der Codierer 38 benutzt wird, werden verschiedene Anteile der Folge der EINSen und der NUILen vom Gatter 36 verschiedenen Ausgalaewerken zugeführt, von denen jedes die EINSen oder die NULLen zählt, die ihnen zugeführt werden.

Man kann sich vorstellen, daß der Speicher 30 eine Vielzahl von Mehrbit-Feldern oder Wärtern aufweist, von denen jedes eine Folge von AusgangeSignalen des Assoziationsfeldes 14 in Abhängigkeit von jeweils einem anderen der Huster speichern kann, die dem System zu erkennen gelehrt worden sind. Es sei beispielsweise angenommen, daß als Antwort auf das Huster des Buchstaben ¹¹E", das das System erkennen soll, dag. Einga^efeld 12 aufeinanderfolgend während eines Zyklus von N Impulsintervallen abgetastet wird, so daß sich ein Auagangssignal dee Assoziationsfeldes 14 ergibt, das aus N Binär-Signalen besteht, unter denen sich beispielsweise zum Zwecke der Erläuterung 180 EINSen befinden, die in einer bestimmten» für das Muster "E" charakteristischen Folge unter N-180 NULLen

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verteilt sind. Gemäß den Lebren der Erfindung wird die Folge von Ausgangssignalen, die das Muster "E" repräsentiert und von nun an als E-FοIge bezeichnet wird, in einem Wort des Speichers 30 gespeichert, das zum Speichern der S-Folge bestimmt ist. Es ist verständlich, daß während eines fol- ^ genden Abtastzyklus des Mustere "B" während 180 Impuls» intervallen die Eingangssignale für das UND-Gatter 36 binäre EINSen sind, die binäre EINSen als Ausgangesignale des Gatters zur golge haben. Diese binären EINSen werden dann einem Ausgabewerk 40 zugeführt, das dem speziellen, zu erkennenden Muster "E" zugeordnet ist und in dem die Zählung den Wert 180 ergibtο Xn gleicher Weise ist das System betreibbar, um andere Muster wie beispielsweise den Buchstaben "P" zu erkennen, eine F-Folge in einem anderen Wort des Speichers 30 zu speichern, das dann, wenn es während eines folgenden Abtastzyklus des F-Musters ausgelesen wird, eine andere numerische Aualesung ergibt, der die F-Folge zugeführt wird ο Das Ausgangssignal des Werkes oder der Werke 40 ist charakteristisch für das Ausgangssignal des Ausgabefeldes 16_O

Die Vorbereitung oder Einübung des Systems erfolgt in der . Welse, daß die Schwellenwerte der Detektoren im Assoeiation·- feld 14 so eingestellt werden, dafl in Abhängigkeit Ton jtdea

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BAD ORJQrNAL

einzelnen bekannten Muster das Ausgabefeld 16 einen ein» deutigen numerischen Wert liefert; der» wenn er von einem unbekannten Muster erzeugt wird, dazu benutzt wird, das unbekannte Huster dem speziellen Muster zuzuordnen, das diesen speziellen numerischen Wert liefert« Bei dem obigen Beispiel ist angenommen worden, daß die von dem Ausgabewerk 40 gelieferte Zahl 180 ein E darstellt. Demnach kann angenommen werden, daß ein unbekanntes Muster_s das beim Abtastern durch die Leseeinheit 18 das Ausgangssignal 180 liefert_s den Buchstaben £ darstellt_s

Bei einer verwirklichten Ausf uhrungsform der Erfindung hat es sich herausgestellt; daß durch Einstellen der Schwellenwerte im Assoziationefeld 14 das System dazu gebracht werden kann,, eine Vielzahl von Eingangsmustern auf der Basis von numerischen Werten zu erkennen; die von dem Ausgabefeld in Abhängigkeit von jedem einzelnen dieser Muster erzeugt werden» Vor der Identifizierung der Muster wurde jedes von ihnen von der Leseeinheit 18 während der Lehrzeit abgetastet und eine dem Muster zugeordnete Folge in einem Speicher 30 gespeicherte Die gespeicherten Polgen wurden dann mit der Folge von Ausgangssignalen verglichen, die von Jedem der unbekannten Muster

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geliefert wurden., Bei diesem Vergleich wurde das numerische Ausgangssignal des' Feldes 16 dazu benutzt; das unbekannte Huster einem der bekannten Huster zuzuordnen^ das das gleiche numerische Ausgangssignal lieferte Diese Technik wurde benutzt, um alphabetische Symbole zu Identifizieren, indem das yon einem unbekannten Symbol erzeugte numerische Ausgangssignal mit den bekannten numerischen Ausgangssignalen verglichen wurde, die von jedem einzelnen der bekannten 26 alphabetischen Symbole erzeugt wurden»

Obwohl es eich herausgestellt hat? daß solch ein System recht erfolgreich arbeitet^ ist es verständlich j daß sehr ähnlichem wenn auch verschiedene Küster gleiche numerische Ausgangs= signale erzeugen können und daß infolgedessen die Unterscheidung oder sichere Identifizierung dor Muster schwielig sein kann« Solche Schwierigkeiten treten beispielsweise auf _$ wenn der Versuoh gemacht wird, statistisch zwischen zwei Symbolen wie "E" und "1" zu unterscheiden,, Um die Gefahr zu rermindernj daß Muster fehlerhaft identifiziert werden, v/ird gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung eine Lohn- und Straf schaltung 42 benutsst, um die Speichersteuerung 32 zu überwachen,, die ihrerseits den Speicher 30 steuerte Die Schaltung 42 kann einen Lohnkreis und einen Strafkreis enthalten« Kurz gesagt wird der Lohnkreis dasu benutzt, die

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Anzahl der EIHSen im Speicherworts das einem bekannten . .. Muster zugeordnet i&t_v zu erhöhen, während bei der Ver= wenäung des Strafkreises die Anzahl der EINSen in jedem Speioherwort reduziert wird» Um die Gefahr einer fehler-haften Identifizierung von Mustern zu vermindern, wird der Strafkreis der Schaltung 42 dazu benutzt,den Inhalt der Speicherwörter, von denen jedes eine Folge von Aus~ gangasignalen darstellt, die von einem anderen bekannten Mustsr erzeugt wurden, su verändern, so daß, wenn jedes Wort korreliert oder verglichen wird, mit der Folge von Impulsen, die von einem abgetasteten Muster erzeugt wird, das von dem Muster, mit dem das Wort assoziiert ist, abweicht, ein Minimum des numerischen Ausgangssignales erzeugt wird ο

Wie oben beschrieben sei angenommen, daß das dem Muster "E" zugeordnete Speicherwort 180 EINSen enthält, so daß das Ausgangssignal deer Werkes 40 den Wert 180 hat, wenn der Buchstabe B abgetastet wird., Es sei weiterhin angenommen, daß dann, wenn dieses Speioherwort mit einer Folge von Auegangssignalen des Assoziationsfeldes 14 verglichen wird, die beim Abtasten dee Buchetaban "F" erhalten werden, das Ausgangesignal des Werkes 40 den Wert 25 aufweist, das auf did Ähnlichkeit zwischen den Buchetaben E und F zurüokzu-

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führen ist. Solch ein numerisches' Ausgangs signal kann als Analog zu einem Komitee von 130 Exporten angesehen werden, die den Buchstaben B erkennen sollen und Von denen 25 Experten den Buchstaben E und mit dem Buchstaben ? verwechseln,, Um die Anzahl von Experten zu vermindern, die die beiden Buchstaben oder Huster verwechseln !tonnen, wird entsprechend den Ltoren der Erfindung während der Lehrzeit des Systems der Strafkreis der Schaltung 42 dazu benutzt, das dem Buchstaben E zugeordnete Speicherwort zu verändern und die Anzahl der darin enthaltenen EIHSen zu vermindern, so daß dann_; wenn das modifizierte Speicherwort E in Verbindung mit einem abgetasteten Buchetaben V benutzt wird, das Ausgangssignal des Werkes 40 auf ein Minimua reduziert wird« Dies ist der Feststellung analog, daß das Komitee von 180 Experten zur Erkennung des Buchstaben E in der Größe reduziert wird, um die, Anzahl von Experten .

des Komitees zu vermindern, die den Buchstaben S alt einem anderen Buchataben, wie beispielsweise F, verwechseln können. Diese Technik hat sich als höchst wirksam bei der Verminderung der Gefahr einer fehlerhaften Identifizierung tob Mastern erwiesen.

Ee wird nun dicr Aufmerksamkeit auf Figo 2 gelenkt» bei der te eich uo ein vereinfachtes Diagramm des Eingabefoldoe 12

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handelt. Wie ersichtlich, enthält das Eingabefeld die Leeeeinheiten oder-Blemente, wie Photoeellen 18, die in einer bestimmten Matrix angeordnet Bind, im ein Lesefeld 19 zu bilden, auf das ein Muster_s wie beispielsweise der Buchstabe E₁ auflegbar ist. Jedes der Elenente erzeugt ein Ausgangssignal als Funktion des Teiles des Musters, das von ihm abgetastet wird. In Figo 2 sind die Ausgangseignale aller Leβeelementθ, die das Lesefeld 19 bilden, mit Pfeilen 50a bis 5On bezeichnet. Bs versteht sich, daß die Anzahl der Ausgangssignale gleich der Anzahl der Leseelemente 1st« die das Eingabe- oder Lese,»!* bilden. Biese Ausgangssignale werden einer Logik und Abtastschaltung 55 zugeführt, deren Funktion darin besteht, die Ausgangssignale der Leseelemente zu Signaleätzen zu kombinieren, die mit Pfeilen 57a bis 571 bezeichnet sind. Jeder Signalsatz der Schaltung 55 stellt das. Ausgangssignal einer anderen Kombination von miteinander verknüpften Leseelementen 18 dar» Sie Signalsätze der Schaltung 55 bilden das Ausgangssignal des Lesefeldes 12, das dem Assoziationsfeld 14 zugeführt wird.

Das Schaltbild einer Ausführungeform der Logik und Abtastschaltung 55, die praktisch verwirklicht wurde, ist in FIg₀ dargestellt, auf die nun Bezug genommen wirdo Bei dieser

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Ausführungeform der Erfindung bestand dae lesefeld 19 aus 100 Leseelementen 18, deren Ausgangesignale 20 ODER-Gattern zugeführt wurden, von denen die vier Gatter 01, 02, 019 und 020 in Figo 3 veranschaulicht sindο Jedes der ODER-Gatter weist fünf Eingänge und einen einzigen Ausgang auf₀ Die Ausgänge der verschiedenen Leseelemente können unmittelbar oder mit Hilfe statistischer Schalter mit den ODEfi-Gattern verbunden sein« Hit einem Gatter sind jeweils fünf Leseelemente verbunden» Die Ausgänge der ODER-Gatter sind jeweils mit einem Eingang eines anderen UND-Gatters verbundene In Figo 3 sind vier solcher UND-Gatter A1 _s A2, A19 und A20 dargestellte Die Ausgangssignale der 20 UND-Gatter stellen einen Satz von Signalen dar* das dem Assoziationefeld 14 zugeführt wirdο

Die anderen Eingänge der UND-Gatter sind jeweils mit einem anderen Bit eines MuItibit-Schieberegisters 61 verbunden, das zusammen mit einem Modulo~2-Addierer 62 einen digitalen Pseudorandom-Mustergenerator 63 bildet» Wie für den Fachmann ersichtlich, erzeugt der Generator 63, der mehr als einen Modulo-2-Addierer aufweisen kann, eine Pseudorandom-Folge von NULLen und EINSen. Das Schieberegister 61 wird von den Taktimpulsen ο fortgeschaltet, die von der Taktimpula-Quelle

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(Figo 1) geliefert werden, so daß während jedes Taktimpuls=* Xntervalles eine andere Folge oder ein anderes Muster von NUlLen und EXNSen in dem Schieberegister vorbanden ist» Die auf diese Weise erzeugten Muster sind alle verschieden und wiederholen sich nicht, bevor der Hauptzyklus vollendet wurde, Wenn das Register 61 N Bits enthält, hat der Hauptzyklus ©ine Dauer von 2^N-1 iüaktimpuls©» Bai dem beschriebenen Ausführungabeispiel sind die 20 UND-Gatter A1 bis A20 mit den Bits eines Zwölf <=Bit-Rögisters t.@rbunden₉ so daß der Muster-

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Zyklus die Dauer von 2-1 oder 4095 Saktimpulse aufweist«, Im Folgenden wird der Haupt-Zyklus auoh als Abtastzyklus bezeichnet ο .

Aus der vorhergehenden Besiehreibung ist es für den Fachmann •ersichtlich, daß ea während jedes Taktimpuls-Xntervalles von dem binären Zustand des Sohleberegister-Bits, mit dem das UND-Gatter verbunden ist» und von dem Ausgangesignal des ODER-Gatters, das mit dem anderen Eingang des UND-Gatters verbunden ist, abhängt, ob ein gegebenes UND-Gatter ein Ausgangssignal abgibt» Bei dem in Figo 3 veranschaulichten Taktimpule~Intervall geben die UND-Gatter A2 und A19 unabhängig von den Signalen, die ihnen von den QDER-Gattern 02 und 019 zugeführt werden, ein Ausgangasignal in Ferm einer

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binären NUIL ab, Heil sie mit Bits des Schieberegisters verbunden sind, die sioh im binären NULL-Zustand befinden. Andererseits können die UND-Gatter A1 und A20, die mit Bits des Schieberegisters verbunden sind, die sich .la Zustand einer binären EINS befinden, je nach den Binär-Signalen, die ihnen von den ODER-Gattern 01 und 020 zugeführt werden, auch eine binäre EIIiS als Ausgangssignal liefern ο Die Aus» gangssignale der ODER~Gatter hängen ihrerseits von den Signalen ab, die ihnen von den Leseelementen 18 zugeführt werdenο Infolgedessen wird während jedes Taktimpule-Intervall es ein eindeutiger Satz von 20 Signalen von den Ausgängen der UND-Gatter A1 bis A20 geliefert, der eine Funktion des speziellen Digital-Mustοrs im Abtastzyklus sowie der speziellen Kombination von Leseelementen ist, die mit der Vielzahl der ODER-Gatter verbunden sind«.

Es ist weiter zu beachten, daß bei der Verwendung des digitalen Pseudorandora-Mustergenerators 63 die UND-Gatter A1 bis A20 während jedes Taktimpuls-=-Intervalles einen anderen Signalsatz liefern und daher während eines vollständigen Abtastzyklus dem Assoziationsfeld 14 4095 Signal-. sätze zuführen. Bs sei jedoch darauf hingewiesen, daß durch eine große Erhöhung der Anzahl der logischen Bleaente in der Sohaltung 50 alle Signalsätze gleichzeitig einen

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BAD ORIGWÄL

Assoziationefeld 14 zugeführt werden können, das genügend groß ist, um alle zeitlich koinzidenten Signalsätze in Beziehung zu setzen» Im Folgenden wird jedoch zum Zwecke der einfacheren Erläuterung die neue Lehre der Erfindung anhand des Serienbetriebes beschrieben, bei dem die Signalsätze des Eingabefeldes 12 dem Assoziationsfeld 14 nacheinander während einer Serie von 4095 Taktimpuls-Intervallen zugeführt werdeno

Das Assoziationsfeld 14 kann kurz als eine Schaltung be« schrieben werden, die in binäres Ausgangssignal als Funktion der ihr zugeführten Signalsätze und eines einstellbaren Schwellenwertes lieferte Bas Assoziationsfeld 14 kann einen oder mehrere Sohwellenwert-rLogikdet«kt0ren> enthÄlJfcenL:, _f von denen jeder einen einstellbaren Schwellenwert aufweist ₉ Jeder I'etektor kann, auf alle oder auf einen Teil der Signale ⁽ eines jeden. Signalsatzes ansprechen, die ihm vom Eingabefeld zugeführt werden» Jeder Detektor erzeugt ein binäres Ausgangssignal wie eine binäre EINS nur dann_t wenn die ihm zugeiUhrten Signale den gewählten Schwellenwert überschreiten.: Wenn das Aosoziatlonsfeld 14 mehr als einen Detektor enthält, werden die binären Ausgangssignale der verschiedenen Detektoren kombiniert, um ein einzigeb. binäres Ausgangssignal als Funktion ,der zwischen ihnen herrschenden Signalbeziehung eu bilden,

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Figo 4 zeigt das Blockschaltbild einer verwirklichten Ausführungaform des Assoziationsfeldes« Bei dieser Ausführungsform sind, wie in Fig_o ί gezeigt, zwei Schwellenwert-Logikdetektoren 24 und 26 vorgesehen, deren Schwellenwerte mit Hilfe eines Schwellenwert-Einstellers 24U bzwo 26ü einstellbar ist. Wie dargestellt, wird dem Detektor 24 die Hälfte der Ausgangssignalο des Eingabefeldes₉ nämlich die Ausgangssignale der UND-Gatter A1 bis A10 und dem Detektor 26 die ander© Hälfte der Ausgangesignale? nämlich von den UND-Gattern A1 bia A20p zugeführt ο Jeder Detektor erzeugt ein binäres Ausgangssignal_f das eine binäre EINS darstellt_t nur dann, wenn die zehn Signale„ die ihm zugeführt werden? den Schwellenwert überschreiten, der ihm von seinem Schwellenwert-Einsteller aufgeprägt isto Es sei willkürlich angenommen? daß das Ausgangs signal des Sehwellenwert-Logikdetektcire 24 ein Anregungssignal Q darstellt_f während das Ausgangssignal des Detektors 26 ein Spori'öignal O^ darstellte Bei dem speziellen Ausführungsboispie! wird das binäre Ausgangssignal G^ des Detektor« 26 einem Negator 65 zugeführt_p dessen Auegang mit einem Eingang eines UND-Gattei's 67 vergolden isto Der andere Eingang des UiiD-Gatters 67 ißt mit dem Ausgang des Detektors 24 vörbundeno Der Nagator 65 und das UND-Gatter 67 bilden susamaieu die in Pig, 1 dargestellte Logik 28ο

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Wie es die speziellen logischen Verknüpfungen erkenne» lassen,ist das binäre Ausgangssignal des UND-Gatters 67 eine NULL, wenn der Schwellenwert des Detektors 26 bei einer beliebigen Kombination der ihm zugeführten zehn Eingangssignale Überschritten wird, well dann sein Auegangssignal eine binäre EINS und das Ausgangssignal des Negators 65 eine binäre NULL istο Demnach ist die binäre NULL am Ausgang des UND-Gatters 67 unabhängig von dem Wert des binären Ausgangssignal ©_Ä des Detektors 24ο Wenn dagegen das Ausgangssignal des Detektors eine binäre NULL und infolgedessen das Ausgangssignal des Negators 65 eine binäre EINS ist, hä^igfcdas Ausgangssignal des UND-Gatters von dem binären Ausgangssignal des Detektors 24 ab und ist eine binäre EINS, wenn Q_Q eine binäre EINS ists und eine binäre NULL₉ wenn 9_Ä eine binäre NULL ist» Aus dem Vorstehenden ist demnach ersichtlich; daß es von der binären Charakteristik des vom Eingabefeld gelieferten Signalsatzes sowie von den Schwellenwerten, die in den Detektoren 24 und 26 von den ihnen zugeordneten öchwelLenwert-Binsteilern 24U und 26U erzeugt werden, abhängt» ob das Ausgangssignal dee UND-Gatters 27» das das Ausgangssignal des Assoziationsfeldee bildet, eine binäre EINS oder eine binäre NULL let» PUr jede gegebene Einstellung der Sohwellenwerte, die den beiden

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Detektoren zugeführt werden» liefert das Aaaoaiationsfeld 14 ein Ausgangasignal, das je nach dem in* zugeführten speziellen Signaleatis entweder eine binäre NUXL oder eine binäre EINS isto Wenn also das Assoziationsfeld mit einer Folge τοη 4095 Verschiedenen Signaleätzen versorgt wird, bildet dad Aus gang s signal des UND-Gatters 67 eine folge iron 4095 Binär» Signalen, die entweder binäre EINSen oder binäre IULLen dar· stellen und während dea vollständigen Abtaatzyklus erzeugt werden«, '

In der in I¹Ig₀ 4 dargestellten Anordnung ist das Auegangs· signal des UND-Gatters 6? eine Punktion der Signale in einem einzigen Signalsatz, der dea Asaoaiationsfeld 14 während eines einzigen Taktinpula-Intervalles zugeführt wird. Die Signale} die dem Detektor 26 von den UND-Gattern A11 bis A20 zugeführt werden, dienen nur dazu« did Erzeugung einer binären SINS ale Auegangssignal dee UND-Gatters 67 zu verhindern, denn sie werden ton den Detektor 26 verarbeitet, der, wenn er eine binäre EJMS al· Ausgangs- j eignal liefert, die Zuführung einer binären HUIL au eines , der Eingänge

des UND-Gatttrfl 67 bewirkt, wae wieder«* die

Erzeugung einer binären NULL al· Ausgangeaignal de« flattere . lur folgt hat. Ei wuyde festgestellt! dafl di· Äp|indliohktit

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dee Assoziationsfeldes 14 erhöht werden kann, indem die verschiedenen Signale jedes Signalsatzes sowohl für Anregüngs- als auch Sperrfunktionen verwendet wird* ohne da 13 die Größe und die Komplexität des Assoziationsfeldes wesentlich erhöht wird. Das kann in der Weise erfolgen, daß ein Ausgangssignal des Assoziationsfeldes erzeugt wird, ™ das eine Punktion der Signale in zwei Signalsätzen ist, die während awei diskreten Taktimpuls-Intervallen erzeugt werden und deren Signale sowohl zum Zwecke der Anregung als auch der Sperrung verwendet werden»

Zur Erläuterung einer solchen Anordnung wird auf Figo 5 Bezug genommen; in der der Negator 65 und das UND-Gatter ebenso, wie es in Figo 4 dargestellt ist; unmittelbar mit den Detektoren 24 und 26 verbunden sind» Die Ausgangssignale ( ©_e und G₁ der Detektoren 24 und 26 sind jedoch außerdem Jeweils mit einer Verzögerungeeinheit 71 bzw. 72 verbundene Das Ausgangsaignal der Verzögerungeeinheit 71 wird dem Eingang eines UHD-Gatters 67d über einen Inverter 65d zugeführt, während das Ausgangssignal der Yerzugerungseinheit 72 unmittelbar dem anderen Eingang des UND=Gattera 67d zugeführt wird. Die Auegangssignale der UND-Gatter 67 und 67d

1 η 9 Ö1 B / 1 B 0 β

- 23 -

werden zwei Eingängen eines ODER-Gatters 67x zugeführt, dessen Auegangssignal das Ausgangssignal des Assoziationsfeldes 14 darstellt.

Die Verzögerungeeinheiten 71 und 72 sind identisch und verursachen eine zeitliche Verzögerung, deren Bauer einer ganzen Anzahl von Taktimpuls-Intervallen gleich ist» Während also dem UND-Gatter 67 die von den Detektoren 24 und 26 in einem bestimmten Taktimpuls~Intervall erzeugten Signale zugeführt werden, stellen die Signale, die dem UND-Gatter 67d zugeführt werden, die Ausgangssignale der gleichen Detektoren dar, die während eines früheren Taktimpuls-Intervalles erzeugt wurden, Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die von den beiden Einheiten 71 und 72 erzeugte zeitliche Verzögerung gleich der Dauer von zwei Taktimpuls-Intervallen ist* Weiterhin sei angenommen, daß das Ausgangs» signal des Detektors 24 während des ersten Taktimpuls-Intervenes θ_θ1 und während dee übernächsten Taktimpuls-Intervalleθ @_q2 ist. Entsprechend soll dann auch das Auegange signal des Detektors 26 während des ersten Taktimpuls-Intervalle O₁₁ und während dee Übernäohsten Taktimpuls-Intervalles O₁₂ eein. Aus Fig. 5 1st dann ereiohtlioh, daß

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während dieser aufeinanderfolgenden Taktirapule-Intervalle das UND-Gatter 71 nur dann eine binäre EINS ale Ausgangssignal liefert, wenn θ_β2 eine EINS und ©_i2 eine NULL 1st, während das UND-Gatter 67d eine binäre EINS als Ausgangaeignal nur dann liefert, wenn während des früheren Takt· impuls-Intervalles Q^ eine NULL und O^ eine binäre EINS warenο Das Ausgangssignal des Gatters 67x, welohes das Ausgangssignal des Asaozlatlonefeldes 14 darstellt, ist eine Funktion der Signalsätze, die den Sohwellenwert-Detektoren 24 und 26 während jeder der beiden diskreten Taktintervalle zugeführt wurden, und zwar in der Weise, daß die Signale, die während eines Taktimpuls-Intervallee zu Anregungezwecken benutzt wurden, später für Sperrzweoke benutzt werden, während diejnigen Signale₉ die während des früheren Taktimpuls-Intervalles zu Sperrzwecken benutzt werden₉ während des folgenden Taktimpuls-Intervalles Anregungezwecken dienen»

Die Wirkungsweise der in Fig. 5 dargestellten Logik kann in Form einer Funktionstabelle zusammengefaßt werden, die in FIg₀ 6 dargestellt ist, Aue der Tabelle ist ersiohtlioh, daß das Ausgangssignal des Gatters 67x, das in der reohten Spalte dargestellt ist, immer dann eine binäre EINS 1st, wenn eines der beiden Gatter 67 oder 67d eine binäre EINS als Ausgangesignal af^fljtg / -j g Q 8

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Bei einer anderen Aueführungeform dee Assoslationsfeldes 14» die in ?}g. 7 veranschaulicht ist, weist das Assoslatlonafeld einen βin»igen Sobwellenwert-Logikdetektor 75 auf» der dem Auegabefeld 16 ein binäre Auegangseignal nur dann sufUbrt, wenn ein ihm von einem Subtrabierer 74 augeführtee Eingangssignal einen im Detektor eingestellten Schwellenwert überschreitet, !Das Auegangeeignal dee Subtrafcierere 74 kann ein Analog-Signal sein, das die Differenz zwischen den AusgangeSignalen von Addierern 76 und 78 darstellt. Der Addierer 76 bildet die Summe der Ausgangssignale der UND-Gatter A1 bis A10, während der Addierer 78 die Summe der Ausgangesignale der UND-Gatter All bis A20 bildet· Wenn die im Addierer 76 addierten Signale mit X.» wobei der Index e angibt, daß die Signale eine Anregungefunktion haben, die im Addierer 78 addierten Signale mit X₁, wobei der Index i angibt, daß die Signale »ine Sperrfunktion haben,,und weiterhin der einstellbare Schwellenwert im Detektor 75 »it θ beselohnet werden, kann das mit X_Q bezeichnete Auagangeslgnal des Detektors 75 durch die folgende Voraeichen-Punktion wiedergegeben werden: ;

X₀ « Vorzeichen C;iW_eX_e - ^W₁X₁ - $

In dieser Gleichung sind W₀ und W₁ Bewertungsfunktionen, die keine negativen Werte annehmen und dazu dienen, die verschiedenen Signale, die den beiden Addierern augeführt werden,

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verschiedene Gewichte zuzuordnen. Die Vorzeichen-Funktion nimmt entweder den Wert +1 oder -1 an, was je naoh der getroffenen Vereinbarung entweder als binäre EINS oder binäre NULL ausgewertet werden kann. Während also in den vorher beschriebenen Ausführungabeispielen des Assoziationsfelöes U jeder Detektor, wie die in Fig. 4 dargestellten Detektoren 24 und 26, mit Signalen versorgt wird, die entweder eine Anregungs- oder Sperrfunktion ausüben, wird der Detektor 75 nach Fig. 7 mit einem Signal vom Subtrahierer 74 versorgt, bei dem es sich um ein Ausgangssignal handelt, das die kombinierte Wirkung von Signalen darstellt, die ebenfalls an Anregungs- und Sperrfunktionen habend betrachtet werden können.

Bei noch einem anderen, in Fig. 7a dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die von den UND-Gattern Al bis A10 gelieferten Signale zwei Schwellenwert-Logikdetektoren 75a und 75b zugeführt, die entsprechende Ausgangssignale ©_ea und ©_ia liefern. In gleicher Weise werden die Ausgangesignale der UND-Gattern A11 bis A20 zwei Sohwellenwert-Logikdetektoren 75c und 75d zugeführt, deren Ausgangssignale mit Q^ und Q^ bezeichnet sind. Die Ausgangs signale der Detektoren 75a und 75o werden in einer Logiketuf· 79»

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kombiniert, die eXnen Negator und ein UND-Gatter enthält und eine Punktion ausführt, die der vom Negator 65 und dem UND-Gatter 67 nach Fig. 4 ausgeführten Funktion gleich ist» Infolgedessen ist das Ausgangssignal der Logikstufe 79a eine binäre EINS nur dann, wenn das Ausgangssignal θ ^ eine NULL und das Ausgängssignal ©_,_ eine binäre EINS sindo Bei einer solchen Anordnung erfüllen die Ausgangssignale der Gatter A11 bis A20 eine Sperrfunktion, während die Ausgangssignale der Gatter A1 bis A10 eine Anregungsfunktion haben. In gleicher Weise werden die Ausgangssignale der Detektoren 75b und 75d in einer Logikstufe 79b kombiniert, die zu der Logikstufe 79a identisch istο Das Ausgangssignal der Stufe 79 b ist nur dann eine binäre EINS, wenn das Ausgangssignal des Detektors 75b eine binäre NULL und das Ausgangssignal des Detektors 75d eine binäre EINS istο Infolgedessen erfüllen bezüglich des Ausgangssignales der Stwfe 79b die Signale der Gatter A11 bis A20 eine. Anregungefunktion, während die Signale der Gatter A1 bis A10 eine Sperrfunktion haben₀ Die Ausgangssignale der Stufen 79a und 79b werden einem ODER-Gatter 79x zugeführt, dessen Ausgange signal das Ausgangssignal des Assossiationsfeldes 14 bildet.

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Bs versteht sich, daß verschiedene Schaltungen benutzt werden können, um einen für die Verwirklichung, der Erfindung geeigneten Schwellenwert-Logikdetektor zu erstellen«. Ea hat sich jedoch die in Figo δ sohematisch dargestellte Schaltung ■ als besonders vielseitig und zweckmäßig für die Erfindung erwiesene Diese Schaltung ist in hohem Maße anpassungsfähig und ermöglicht eine einfache Einstellung der oben erwähnten Schwellenwerte«, Die Detektorschaltung 80 nach Fig. 8 weist zehn Eingänge auf, die mit PI bis P10 bezeichnet sind« und einen einzigen Ausgang 82„ Ein variabler Widerstand Ry liefert in noch zu beschreibender Weise einen einstellbaren Analog-Schwellenwertο Die Eingänge sind jeweils mit dem Ausgang eines anderen der in Figa 3 dargestellten UND-Gatter, beispieleweise mit den UND-Gattern A1 bis A10 verbunden, so daß der Eingang mit einer ersten Bezugsspannung von beispielsweise -6 V verbunden ISt₁ wenn das entsprechende UND-Gatter eine binäre EIHS liefert, während er an einer anderen Bezugsepannung, beispielsweise an Hasse, angelegt ist, wenn das Ausgangs signal des betreffenden UND-Gatters eine binäre NUIiIi ist« .

DU Bingäng© P1 Mq P1S sind über Y/iderständo R1 bis R10 mit Einern gemeinsamen Anaohlußpunkt D1 verbunden. Die Span- mjr.ig BM Aneohlußpuakt D1 ist eiri© Funktion öar Digitalesignalö

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an" den verschiedenen Eingängen P1 bis P10, Sie Widerstände RI bis H10 können verschiedene Widerstandswerte aufweisen, so daß sie die Eingangssignale mit verschiedenen Bewertungsfaktoren belegen» Sie Widerstände bilden eine passive Widerstands-Summierschaltung, die auch als Khirkoff-Addierer bekennt ist und eine Summierung der zehn digitalen Eingangssignale bewirkt. Die Detektorschaltung 80 enthält weiterhin eine Tunnel-Diode T1, deren Anode mit dem Ansohluöpunkt D1 und der Basis eines Transistors 83 verbunden ist, dessen Emitter ebenso wie die Kathode der Tunnel-Diode T1 an eine Bezugsspannung von beispielsweise -6 V angelegt ist« Der Kollektor des Transistors 83 ist über einen Widerstand R_ß an ein anderes Bezugspotential? beispielsweise an O V oder Masse angelegt. Dieser Kollektor ist weiterhin mit der Basis eines Transistors 84- über eine Parallel-Sohaltung von Kondensator C1 und Widerstand Rq verbunden» Der Emitter dieses zweiten Transistors 84- ist ebenfalls an die erste Bezugsspannung von beispielsweise -6 V angesohlossen, wogegen der Kollektor dieses Transistors mit dem Ausgang 82 der Schaltung und über einen weiteren Widerstand R₀ mit der zweiten Bezugsspannung von beispielsweise O V verbunden istο Der einstellbare Sohwellenwert wird von einem Widerstand R₄. geliefert, der einerseits mit dem Ansohlußpunkt D1 und

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andererseits mit einem beweglichen Abgriff des variablen Widerstandes Ry verbunden ist. Sie. Anschlüsse dieses variablen Widerstandes sind einerseits an Masse und andererseits an ein weiteres Bezugspotential von beispielsweise -18 V angeschlossen. Der Schwellenwert wird durph Verändern der Stellung des Abgriffes des Widerstandes Ry eingestellt.

Wie bekannt, bildet eine Tunnel-Diode ein bistabiles Element, das zwischen zwei stabilen Betriebszuständen umschaltbar let, die häufig als Tunnel-Bereich (niedere Spannung und hoher Strom) und als Dioden-Bereich (hohe Spannung und niederer Strom) bezeichnet werden. Wenn die Tunnel-Diode T1 im Tunnel-Bereich arbeitet« liegt die Basis des Transistors 83 nur wenig über =6 V, so daß sich der Transistor S3 Im nichtleitenden Zustand befindete Infolgedessen befinden sich der Kollektor dieses Transistors sowie die Basis des Traneistort 84 auf Masse-Potentialν Daher befindet sich der Transistor im leitenden Zustand, so daß sein Kollektor und alt ihm der damit verbundene Ausgang 82 auf nahezu -6 T liegen, was eine binäre EINS darstellt· Wenn andererseits die Tunnel-Diode T1 im Dioden-Bereich arbeitet, ist der Transistor 83 leitend, während der Transistor 84 nichtleitend oder gesperrt let.

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Infolgedessen befinden sioh der Kollektor des Transietore 84- und der Ausgang 82 im wesentlichen auf Masse-Potential, was einer binären IfUIiL entspricht« .

Der Schwellenwert, bei dem das Umschalten der Tunnel-Diode W T1 von einem Zustand in den anderen erfolgt« wird durch die Einstellung des variablen Widerstandes Ry bestimmt, während das Umschalten selbst durch die Summenbildung am Anseblußpunkt D1 als Funktion der digitalen Signale an den Eingängen P1 bis F10 gesteuert wird_e Die beschriebene Sohaltung hat sich als höchst vorteilhaft erwiesen, v/eil eine Tunnel-Diode mit sehr hoher Geschwindigkeit schaltbar ist; das Schalten benötigt nur wenige Ficosekunden. Weiterhin ist der Umschalt-Schwellenwert sehr scharf definiert und . es ist die Energie, die zum Umschalten benötigt wird, sehr viel kleiner als für andere, üblichere Schaltkreise benötigt wird. Außerdem hat sioh der von einer Tunnel-Diode Gebrauch machende Schaltkreis als sehr stabil erwiesen.

Die vorhergehende Beschreibung hat gezeigt, daß das erfindungagemäße neue System eine Vielzahl von Leeeelementen aufweist, die ein Leeefeld bilden, mit dem das au erkennende Muster zur Deckung gebracht wirde Die Leseelemente liefern

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in Abhängigkeit von dem abgetasteten Muster Auegangssignale. Die Ausgangssignale willkürlich gewählter Leseelemente werden in einer Vielzahl von Logik-Elementen, wie den O3XBH-Gattern 01 bis» 020 nach Pig. 3, miteinander verknüpft. Die Ausgangssignale der Logikelemente werden abgetastet} um Sätze von Ausgangssignale zu bilden, von denen jeder Sata die Reaktion einer anderen Kombination der Leseelemente auf das abgetastete Huster darstellt» Sie Signale jedes Satzesι die das Ausgangssignal eines Eingabefeldes bilden, werden einem Assoziationsfeld zugeführt, indem sie in einer Schwellenwert-Detektorschaltung miteinander verknüpft tder analysiert werden. Die Signale jedes'Satzes werden geteilt« um Anregungen und/oder Sperrfunktionen auszuführen, so daß nur dann, wenn einer oder mehrere einstellbare Schwellenwerte von verschiedenen Kombina* tlonen der Signale überschritten werden, von de« Aaeoiiationafeld eine binäre BINS als Auegangsaignal erzeugt wird. Andern falls wird von de» Aseoziationsfeld «ine binäre lÜLL al· Aus- ' gang·signal geliefert. Des Ae*eeiationeftId *wm vt.it«rbin ■© betrieben werden, d*3 te tin binärt* Auegftngisign*i Utftit, da· eine Funktion von Signaita von mthr mis tint% itt, wit t· wordtn itt.

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Unabhängig τοη seiner Betriebsweise let jedoch dae Auegangesignal dee Aeeesiatlonsfeldee eine Gruppe tob binaren Signalen, die τοη einer Folge τοη Elisen und MULLen gebildet wird· Soloh eine Gruppe ist für ein bestimmtes, τοη den Leseeleaenten erfsfitee Muster pharakterletisoh und wird das« benutst, Muter su identifliieren oder su erkennen, die eine gleiche binare Gruppe erBeugen. Ee sollte beachtet werden, dafl die Gruppe τοη,binaren Auegangsalgnalen des AseoBlatlonsfeldee als Folge erscheint· wenn die dem Aesosiationefeld sugefUhrten Signal-Sätse nacheinander erseugt werden, beieplelewelee alt Hilfe des anhand fig· 3 beschriebenen digitalen Pseudorandoa-Schaltwerkee 63. Wie oben angegeben können jedooh alt Hilfe einer genügend groflen Ansahl τοη logischen KLeaentcn alle SignaleätBe, die für ein spezielles Muster oharakterletieoh elnd, gleiobBe^tlg erssugt werden, so dal sin Assoslatlons-

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um ein Ausgangssignal zu liefern, das die Art des abgetasteten Musters angibt» Der Inhalt des Speiohers kann, für jedes bekannte Huster modifiziert werden, um das Auegangssignal des Ausgabefeldes 16 auf ein Minimum zu bringen, wenn der Inhalt dea bekannten Husters mit einer Folge verglichen oder korreliert wird, die von einem beliebigen, mit dem bekannten nlchtidentisohen Muster erzeugt wird« So kann beispielsweise, wie oben ausgeführt, ein Wort im Speicher 30, das dea Buchstaben E zugeordnet iat, durch Reduzieren der Anzahl der darin enthaltenen EINSen in der Weise modifiziert werden, daß dann, wenn daa Speioherwort E mit einer Folge von Binär-Signalen des Asaoziationsfeldes 14, die infolge der Abtastung eines beliebigen anderen Musters als des Buchstaben E, verglichen oder korreliert wird, das Ausgangs signal des Ausgabefeldea 16 HULIi oder ein Minimum ist. Infolgedessen kann ein unbekanntes Muster mit großer Sicherheit als Buchstabe E identifiziert werden, wenn eine Folge von Binär-Signalen dee Aasoziationsfeldea 14« die als Ergebnis der Abtastung eines unbekannten Muaters geliefert wird, mit dea Speioherwort E verglichen und hierduroh ein bedeutendes Auagangsaignal eraeugt wird.

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Die Reduzierung der Anzahl der EINSen im Speicherwort E wird mit Hilfe einer lohn- und Strafschaltung 42 vorgenommen. Wie oben ausgeführt, kann diese Schaltung ale einen Lohnkreie und einen Strafkreis gedacht werden» Die Funktion des Lohnkreisee besteht einfach darin, die Anzahl der EINSen in jedem der Speicherwärter im Speicher 30 zu erhöhen, wogegen der Strafkreis die Anzahl der darin enthaltenen EINSen zu reduzieren hat ο Da gegenwärtig viele Methoden bekannt sind, um Daten in Speicherwörtern einzu~ schreiben, versteht es sich, daß die zur Modifizierung der Speioherwörter erforderlichen Schaltungen aus verschiedenen Anordnungen logischer Kreise bestehen kann, die dem speziellen verwendeten Speicher angepaßt sind= Beispielsweise kann die lohn- und Strafschaltung 42 einen von Hand betätigbaren Schalter aufweisen, der bei seiner Betätigung einen Monoflop anstößt, um einen Impuls bestimmter Dauer zu erzeugen, während dem entweder EINSen oder NULLen in einem der Speicherwörter gespeichert werden, das in bekannter Weise in ein nicht dargestelltes Schreibregister übertragen wurde, so daß die gewünschten Binär-Signale während der bestimmten Zeitspanne darin eingeschrieben werden können.

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Die Fähigkeit« den Inhalt jedes Speicherwortea, das einem bekannten Muster !zugeordnet ist, zu modifizieren, iet von größter Bedeutung, denn sie erhöht die Fähigkeit des hier offenbarten Systems, Muster zu unterscheiden, die nicht auf einem bestimmten Teil des Lesefeldes 19 (Fig« 2) angeordnet zu sein braucht, sondern vielmehr in Jeder gewünschten Stellung auf dem Felde angeordnet sein kann» So kann beispielsweise ein Speicherwort, das dem Buchstaben X zugeordnet ist und im Folgenden als Speicherwort X bezeichnet wird, während der Lornperiode des Systems belohnt werden, um ein relativ großes Ausgangssignal zu liefern, wenn der Buohstabe X in einer beliebigen von vielen verschiedenen Stellungen auf dem Speicherfeld 19 angeordnet wird, während eine Bestrafung oder Reduzierung der Anzahl der in dem Speicherwort X gespeicherten EINSen erfolgt, wenn ein anderer Buohatabe, wie beispielsweise der Buchstabe L₉ in verschiedene Stellungen auf dem Lesefeld 19 gebracht wird ο Wenn erforderlich, können die Sohwellenwerte im Assoziationsfeld 14 verstellt werden, um zu gewährleisten, daß das Speicherwort X eine genügende Anzahl von EINSen enthält, die nioht mit ElliSen In der Folge korrelieren die beim Leeen dee Buchetaben L erzeugt wird, so daö das System in der Lage ist, ein den Buchstaben X anzeigendes Auagangasignal zu liefern.

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BeI einer anderen Aueführungaform der Erfindung kann das Ausgabefeld 16 eine Vielzahl von Auegangekanälen aufweisen, die numerische Ausgangssignale darstellen, die im Folgenden einfach als Auegangβsignale bezeichnet werden. Diese Ausgangesignalβ werden dazu benutzt, den Inhalt des Speichere so zu steuern, daß in Abhängigkeit von jedem Muster einer Folge abgetasteter Huster die Auegangesignale in der Vielzahl von Auegangskanälen für eines der aufeinanderfolgenden Muster der Mueternfolge kennzeichnend isto Das erfindungsgemäße System ist demnaoh nicht darauf beschränkt, einzelne Muster zu erkennen und in Abhängigkeit davon Auegangesignale zu liefern, sondern auch in der Lage, eine Vielzahl nacheinander gelesener Muster anzuzeigen.

Zur Erläuterung dieser Variante der vorliegenden Erfindung wird auf Flg. 9 verwiesen, die ein vereinfachtes Blookdiagramm einer anderen Ausführungeform des Ausgabefeldes 16 darstellt. Bei der AusfUhrungsform naoh Fig« 9 wird der Speicher 30 von einem großen Umlauf-Sohieberegister oder einer Verzögerungeleitung gebildet, deren Verzögerung ausreichend ist, um darin 4095 Bite zu speichern. Ee sei auoh angenommen, daß die Folge der Binär-Signale, die vom

Assoziationsfeld als Ergebnis des iiesens eines Musters geliefert wird, 4095 Bits umfaßt. Das Ausgangssignal des Speichers 30 und die vom Assoziationsfeld 14 gelieferte Folge werden einem UND-Gatter 36 zugeführt, das über einen Folgecodierer 38 mit einer Vielzahl von Ausgabekanälen Z1 bis Z4 verbunden ist« Die Kanäle Z1 bis Z4 entsprechen dem Ausgabewerk 40 in Fig. 1» Wie oben beschrieben besteht die Punktion des Gatters 36 darin₅ während jjedes Zeitintervalle ein Ausgangeslgnal zu liefern, das die beiden ihm zugeführten /iinär-Signale in Beziehung setzt* Das Gatter liefert eine binäre EINS im&er dann, wenn die beiden ihm zugeführten Binär*Signale binäre EINSen oind<, Die Punktion des Folgecodierers 38 besteht darin_} die signären Auegangssignale des Gatters 36 nacheinander der Vielzahl von Ausgabekanälen zuzuführen* Vergleicht oder Ir.orreliert die beiden ihm zügeführten binären Signalfolgen Bit für Bit wogegen der Codierer 38 die Aufgabe hat_f das Ausgangssignal des Gatters 36 auf die vier Ausgabekanäle zu verteilen» Der Codierer 38 kann eo betrieben werden, daß er dem Ausgabekanal 21 das Ergebnis der Korrelation der Bits 1, 5 t 9» ... 4092 der beiden binären Signalfolgen zuführt, wogegen die Ergebnisse der Korrelation der Bits 2, 6, 10, ... 4093 dem Ausgabekanal Z2 zugeführt werden« Entsprechend werden die Ergebnisse der Korrelation

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der Bite 3, 7, ««ο 4094 dem Auagabekanal Z3 und die Ergebnisse der Korrelation der Bits 4₉ 8, . ·<> 4095 dem letzten Ausgabekanal Z4 zugeführt«

Eine mögliche Ausführungsform des Folgeoodierers 38 ist in Fig. 10 dargestellt _t auf die nunmehr Bezug genommen wird. Der Codierer enthält ein Umlauf-öchieberegister 38s, das vier mit 38a bis 38d bezeichnete Bits umfaßt. Während jedes Zeitint ervall es ist in einem der Bits eine EINS und in den anderen drei Bits eine NULL gespeicherte Wie aus Flg. 10 ersichtlich; sind die Bits 38a bis 38d jeweils mit einem Eingang eines der UND-Gatter 101 bis 104 verbunden, während der andere Eingang jedes der Gatter mit dem Ausgang des UND-Gatters 36 verbunden ist. Die Ausgänge der Gatter 101 bis 104 sind mit den Auegabekanälen Z1 bis Z4 verbunden. Während jedes Zeitintervalle speichert nur ein Bit des Schieberegisters eine binäre EINS₁ so daß nur eines der vier UND-Gatter 101 bis 104 vom Register mit einer binären EINS versorgt wird. Infolgedessen kann jeweils nur einem der Auegabekanäle eine binäre EINS zugeführt werden, sofern vom UND-Gatter 36 eine binäre EINS zugeführt wird. Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel wird dann, wenn das vom Gatter 36 gelieferte Signal eine binäre EINS ist, das Gatter 101 angeregt, so daß dem

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Ausgabekanal 21 eine binäre EINS zugeführt wirdο Während des folgenden Taktintervalles kann das Gatter 102 in Abhängigkeit von dem vom Gatter 36 gelieferten Signal angeregt werden*,

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß duroh die Verwendung eines Ausgabefeldes, wie es in Fig. B dargestellt ist, von einer Vielzahl von Ausgabekanälen eine Vielzahl von Ausgangssignalen geliefert werden kann, von denen jedes die Korrelation zwischen verschiedenen Teilen der beiden binären Signalfolgen, von denen die eine vom Speicher 30 und die andere in Abhängigkeit von einem gelesenen Muster vom Assoziationsfeld geliefert wird, darstelltα Die Vielzahl der Ausgangssignale kann entweder manuell oder automatisch benutzt werden, um den Inhalt der Folge im Speicher 30 zu belohnen und/oder zu bestrafen, so daß für jedes gelesene Muster die Vielzahl der Ausgangesignale eine Angabe über •in folgendes Muster liefert, das in einer Folge von au lesenden Mustern zu lesen ist«

Zum besseren Verständnis des zuletzt beschriebenen Aspektes der Erfindung wird auf Fig. 11 verwiesen, bei dem es eiob um •in einfaches Diagramm handelt, das eine Vielzahl von Kuster-

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abschnitten X1 bis X10 darstellt. Jedes Muster der Folge soll dabei eine Erstreckung des ihm vorhergehenden Musters darstellen. Demnach Bei angenommen, daß die Muster aus den Abschnitten X1, X1+X2, X1+X2+X3 usw. bestehen. Wenn die Ausgabekanäle Z1 bis Z4 als den Norden, Süden, Osten und Westen darstellend definiert werden, kann das erfindungsgemäße System derart betrieben werden, daß beim Lesen eines Musters, das nur von X1 dargestellt wird und als das erste in der Musterfolge angenommen wird, die Ausgangssignale der vier Ausgabekanäle so gesteuert werden, daß das Ausgangs» signal im Kanal Z1, das den Norden darstellt, am größten ist, woduroh angezeigt wird, daß das folgende Muster der Folge ein solches ist, das einen sich von dem gerade gelesenen Muster X1 nach Norden erstreckenden Abschnitt aufweist. Das heißt, das näohste Muster besteht aus den Abschnitten X1+X2.

Die Steuerung, die den Ausgabekanal Z1 veranlaßt, das größte Auegange signal zu haben, wird durch Belohnen der dem Ausgabekanal 21 augeordneten Bits im Speicher 30 mit Hilf· des Lohnkreises der Lohn- und Strafeobaltung 42 errθloht. Baa Belehnen erfolgt duroh Einschreiben von binären BIN8en in einige der Bite 1, 5» 9 bis 4092 in der Weise» daß das Ausgangesignal dee Auigatmkanalee Z1 das größte der vier Auegabekanäle wird.

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Danach umfaßt das auf dem Lesefeld 19 (Fig· 2) dargestellte Muster die Musterabschnitte X1+X2. Die Auegangssignale der vier Ausgabekanäle werden erneut beobachtet und mit Hilfe der Lohn- und Strafschaltung 42 derart gesteuert, daß das Ausgangssignal des Ausgabekanales Z1 erneut das größte ist und dadurch angibt, daß das folgende Huster ein solches ist, das sich einen über das gerade abgetastete Muster nach Norden hinaus erstreckenden Abschnitt aufweist, also ein Muster mit den Abschnitten XUX2+X3.

Der Inhalt des Speichers wird bei der Abtastung jedes der aufeinanderfolgenden Muster modifiziert. Aus Fig. 11 ist ersichtlich, daß nach der Darstellung der Muster, die die Abschnitte XI bis X4 umfassen, der Abschnitt des folgenden Musters, also X5_f sich rechts oder östlich von X4 befindet. Daher wird bei der Darstellung eines Musters, das die Abschnitte X1 bis X4 umfaßt, der Inhalt des Speichere 30 durch Belohnen und Bestrafen verschiedener seiner Teile derart eingestellt, daß das Auegangssignal des Kanäles Z3» der den Osten darstellt, ein Maximum wird. Wenn das die Abschnitte X1 bis X6 umfassende Muster dargestellt wird, ist es erneut erwünscht, daß das Auegangssignal des Kanäles Zt das größte wird, weil der nachfolgende Musterabsohnitt X7 sioh nördlich von X6 befindet.

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Der Proaeß der Modifizierung des Inhaltes des Speichers 30 \/ird für Jedea folgend© lauster fortgesetzt; biß die vollständige Musterfolgö gelesen-ist=, Danaeh kann ee eri-ox'cier-· lieh S9in> diese Operation mehrfach au v/iederho.len_P vreil aufeinanderfolgende- Modifikationen die ,Fähigkeiten der " Maschina zur Darstellung vorhergehender Muster beeinträchtigen kann=, Naüh mehreren Durchlauf en kann der Inhalt des Speichers 50 jedoch so madifisiert ee,ln-_? daß die Ausganges ignale der Vielsahl το.η Ausgabekanälen in Abhängigkeit von Abtasten gedes einzelnen dar Muster eine Anzeige für das nachfolgende Mußt er eier Serio- liefert= Demnach kann daa System dasu gebracht werden_? Jedes der Muster eine?.· Folge zu erkennen und Signale jsu liefern_f die ftl??:das nächstfolgende Muster ""charakteristisch eindo .. f.- ■

Bei dem Einrichten des Systems, zur Erzeugung von Auagangn-Signalen, die in Abhängigkeit von Jedem Muster einer Folge das näclnite Muster anzeigen^ kann eine Situation auftreten, in d«r eine Belohnung oder Beetrafung dea Speicherinhaltes wtgen der speziellen Folgen der Binär Signale» die das Asaoziationefeld dam Gatter 36.. nach dem Lesen der «ar■_ echiedeaen Muster der Folge liefert, ungenügend wird, \m die fevUnachten Resultate su *ra;ie.l»n. In solch einem Fall

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te&mi flrle Einstellung der Yeraehiedenen Schwellenwerte im Assossiationsfeld' geändert werden_s bis die Signalf olgen*/'· dia in Abhängigkeit vq-u den ^ereohieflentn abgetasteten £.1 einernten ersetigt "-werden, mit dem Inhalt des Speichers öerart kox?röliert werden kann₈ daß die in Abhängigkeit von ^söem gelesenon Muster erzeugten Ausgangssignale QfiiiB Artssige für das näehste Muster der Folge liefern₀

Der Vorgang bei der Anpassung-des Systems _v die ea zur richtigen Reaktion auf die in Eig₀ 11 veranschauliohtön Muster befähigt_f lab in'Tabellenform in Pig» 12 zusammengefaßt= Die iab&llft gibt jeweila den Kanal an_s der in .Abhängigkeit von j-aöem Muster der Folge ein maximales · Aiisgangaaignal haben muß» Ea versteht 8iöh_s daß-äae'Ausganges ign-al eines? Kanäle β durch Belohnen, d_oh_o durch Erhö'hen der Anzahl von EXliÖen In den diesem Kanal zugeordneten Bits 9 und/oder" durßh Bestrafen₅ d οhY Reduzieren der Anzahl der EXNSen in den Bits der anderen Kanäle_P auf ein Maximum gebracht werden kann₀ Infolgedessen kann das Belohnen und Beatrafan allgemein als Modifizieren des Speicherinhalte· bezeichnet werden, was das Belohnen und/oder Bestrafen Jedes Teiles des Speicherinhaltes bedeuten soll.

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Aus dem Vorhergehenden 1st ersiehtlish, daß daa erfindungagemäße System nicht nur. Ausgangssignale, von denen Jedes eine Anzeige für.ein,,.anderes Musfesr darstellt» und Ausgangssignale, die spezielle Mustex* im Lesefeld darstellen? lieferts sondern darübsrhinaus in der Lage 1st, Muster in Bestellung zu setsen, die Teile einer Musterfolge sind* wie sie in Fig, 11 Teransehaulicht l3t₀ Wenn die Muster nach E¹Ig₀ 11 als Irrgarten betrachtet werden;- kann das soeben beschriebene neu« »System dazu gebracht werden oder lernen^ Ausgangssignale in Abhängigkeit von jeder Stellung oder jedem Abschnitt dsa Irrgartens zu liefern, die für den nächsten Abschnitt des Irrgartens charakteristisch sind-. Daher kann dieses Systeja als ein System betrachtet werden_s das in der Lage ist_f einen irrgarten automatisch zu durch-laufen*

Bisher vnirde angenommen} daß das Belohnen öder Bestrafen an einem Speicherwort erfolgt, das von dem Ausgangssignal dee Assöziationsfeldes 14- gebildet wird«, Ein» solch« Anordnung iat in den Fig»■ Γ und 9 dargestellt ο Die Erfindung

±st--^e^ocTj**ltöineswegö hierauf beschränkt ο Vielmehr können auch Lohn- und Straftechniken innerhalb dee Aeeöziations- ' ftldee 14 auf die getrennten Auagangeeignal· der Schwellen-

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f- die die anregenden oder sperreride'η Aufgangsβigna-Ler liefern = So können bei- epielsyr0iseöle Ausgang'saignale der Söhwellenvrert-Logik=· ciutalctören 24 'und 26 (FXg=' 4T₃ die,mit θ und O₄ bezeichnet aiad_r getrennt belohnt oder "bestraft v;erden/ üia zwei m&difl·· ,Yxerta Binärfolgen' z\\ -eraeugen·,- von denen die eine zu den anregaiiäen .\U8gangssisnaXeh öea Detektors 24 und die andere zn den.-aper^end-oft "iAusgangssighia-icn ύο& Detektors 26 in Be-Ef.elmng Pte}:ric Diese- moä if !zierten Binärfolgen können dann in zvfef.. getrennten Spei c-heranoraaungen untergelaracht und mir Srsoiigimg einer einzigen Binärfolge kombiniert ;· ü Ie das Ausgange signal dee Assosiationafeldes 14

-.Zorn beKeeren Veratändnis einer solchen Anordnung wird auf ' l^igc *5 Ba sug geno.miaen_t die zeigt, wie das Ausgangs signal dee 5,.'i|iw^llenwert«'IjOgikdetektoi' 24 (Pigs 1) einea Speicher 30· tlbex iln Gatter. 34a eowie eine» Eingang «in·· TJKD-ßatterg 36a *ugeführt wird, Dtr andere Eingang des Gatters 36· iet ait den Speicatr 30a verbunden, d«r zus«amtn »it de» Gatter 34a Von elntr Speichtreteutrung 32 gesteuert wird, di· ihrer-••it* yon der Lohn- und Strafschaltung 42 in der gleichen •teuerbar i*t₉,wie e· oben anhand Figo 1 beschrieben wurde

In gleicher Weise werden die Ausgangsßignale Q^ des Schwellenwert-Logikdetektors 26$ die Sperrsignale darstellen_s über ein Gatter 54b einem Speicher 30b und einem Eingang eines UND~Gatters 36b zugeführt ■> Der andere Eingang des Gatters ist mit den Ausgang des Speichers 30b verbundene

Die Speicher 30a und 30b können unabhängig voneinander von der Schaltung 32 gesteuert-werden, um modifizierte Binärfolgen zu speichern, die die Ausgangssignale der Detektoren 24 und 26 darstellen Danach können die modifizierten Polgen in den Gattern 36a und 36b mit den Ausgangssignalen der beiden Detektoren korreliert und dann der Logik 28 zugeführt werden, deren Ausgangssignal das Ausgangssignal des Asaozlationsfeldea 14 darstellt» Wie oben beschrieben, kann die Logik 28 aus einem Negator und einem UIiD-Gatter wie dem in Pigs 4 dargestellten Negator 65 und dem UND-Gatter 67 bestehen. Wie dargestellt, wird das Ausgangssignal der Logik 26 dem Polgecodierer 38 zugeführt, der, wie oben be« schrieben, verschiedene Teile der Binärfolge_ä die das Ausgangs signal des Assoziationsfeldes 14 bildet, verschiedenen Ausgabekanälen, wie den Kanälen 21 bis Z4, zuführt _f ao daß die kombinierten Auegangssignale der Auegabekanäle dazu

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benutzt werden kösnöis,; jedes einer Vielzahl Tön Mustern Mustsrnfolge wi

Es wurde üeianaöh ein neues* anpassungsfähiges System zur · Erkennung von Mustern he schrieben und dargestellt, das BeInBt lernen kannj auf ein Muster anäuapreohen und eih daaii in Beziehung ateliendas Auogangssignal zu liefern aov/ie ant Jodes Muster viiwt Musternfolge anzusprechen und Aus=· gangaslgnale su liefern_f die auf ein anderes Muster der ikilga X)BgQgQn ßiziäc Es · ist für den Fachmann TerBtänäliohi. daß die dargestellten AnOrdnungen abgewandeltwerden können₉ ohii-Ώ den Rahmen der Erfindung ^Tzu Terlaaseno Die Erfindung ist daher nicht auf- die dargestellten Ausführungsbeiapiele beschränkt o- ■ ■ ,. .

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Claims (1)

1. ~ 54

   ■ . Patentansprüche

   Caow i ii iwi i ι ι μι im ■-

   Anpaasungsfähige und selbstlernende Vorrichtung sur Erkennung von Mustern mit einem eine Vielzahl von leaeelementen enttial'senden Lasefeld;, einem mit dem Lesefeld Yerbundenan, mindestens einen Sohwellenv/e.-ct-Detektor enthaltenden AsBoziationafeld und einem das Ausgabeeignal des Aasoziationafeldes auswertenden Ausgabefeld j dadurch gekennzeichnet? daß das Lesefuld , ._f (12) Mittel {2.0} aufweist; um die von den Le a es.lerne ns en-(18) beim Lesen eines Musters gelieferten Signale :l& ginar bea'Simmton statiatisohen Folge abzutasten und eine Folge von Signalsätzen zu erzeugen_? γόη denen jeder Satz die Signale einer anderen Kombination der LeaeeXemente . C18) darstellt, daß der Schwellenwert-Detektor..,(24 ₁ 26) im Äaaoziationsfeld (H) mindostena. auf ,einen Teil-jedes Signaleatsea der Folge anspricht und ein eratee Binär= Signal liefert? wenn die Signale dea Satzea den Schwellenwert überschreiten, ao daß daa Aasoziationafeld (14) eine Folge von Binär-Signalen liefert, in der die Verteilung der NULL9J- und EINSen eine Funktion wenigatena des von den Leaeelementen abgetasteten Musters ist« und daß daa Auegabefeld (16) einen Speicher (30) für die Folge der

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   Binär-Signale und einen mit dem Asaozlationafeld (14) und dem Speicher (30) gekoppelten Korrelator (36) auf». veiist, um öle in dem Speicher (30) enthaltene Folge von Binär-Signalen mit einer vom Aasoziationsfeld (H) als Ergebnis der Abtastung eines Musters gelieferten Signali'ölge zu-"vergleichen und ein v«m Ergebnis des Vergleiches abhängiges Ausgangβsignal zu lie£ern_$ das eine Angabe über das abgetastete Muster oder? bei einer Musterfolge, über das dem abgetasteten Muster folgende Muster darstellt ο

   2c Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß die zur statistischen Abtastung der Leseelemente dienenden Mittel (20) des Lesefeldes (12) eine Vielzahl von öattern (01 bis 020) -umfaßt, von denen jedes eine Vielzahl von Eingängen und einen Ausgang aufweist, um in Abhängigkeit von Signalen bestimmter Amplitude an jedem seiner Eingänge ein Ausgangssignal ausgewählter Amplitude zu liefern, daß die Ieseelemente (18) in beliebiger Weise jeweils mit wenigstens einen Eingang eines der Gatter verbunden sind und daß Mittel (61_S 62 und A1 bis A2Ö) vorgesehen sind, um die Ausgänge der

   ο/ ο

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   Gatter statistisch abzutasten und die dem Asöoslationa-feld zuzuführende Folge von Signalaätzign zu erzeugen ο

   3-. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2_r dadurol gekennzeichnet, daß die Leseelemente (18) an ihrem Ausgang Jeweils eine binäre EINS liefern, wenn sie einen Teil des iäu lesenden Musters erfassen _s und eine binäre UITLL_: wenn kein Teil des Mustere vorliegt _t daß die Gatter (01 bid 020) an ihrem Ausgang nur dann eine binäre EINS liefern? wenn a& ihrem Eingang oina bestimmte Anzahl von EINSen vorliegt; und"daß die binären Ausgangesignale der Gatter in statistischer Weise abgetastet werden,- so daß die Signalsätze der dem Aoaoziationsfeld (H) zugeführten Polgen von .binären Signaleätzen gebildet werden,

   4c Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3_f dadurch gekann- «eichneti daß die Gatter (01 bis 020) von ODER-Gottern gebildet werden und die Mittel gur statistischen Abtastung der Gatter-Ausgänge i UND-Gatter (A1 bis A20), von denen Jedes zwei Eingänge und einan Ausgang aufweist, un ein Randora-Schaltwerk (20) umfassen? dae ein Schieberegister (6t) mit einer Vielzahl von Bit aufweist, das eine eindeutige Folge von χ Bit erzeugt,, daß die Ausgänge

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   dar ODER-ßatter (01 bis 020) jQvreilq mit einem Eingang eines dar üHp~Gatter (Al bis A2Q) und die S des Ssliieberegietsrs (61} mit dem anderen Eingang minde stens 3inss übt USKKGatter (Al bis A20) Yerbuntfen sind, so daß die binären Ausgangssignale der i ÜHD-Gatter während 3-edea Bit der χ Bits umfassenden Folge des StsMeberegisters einen Satz von i Binäraignalen bilden und 'uemnaoh χ Sätze Ton i Binärsignalen erzeugt werden₉ ölo" dag Ausgangssignal des Lssefeldee (t2) bilden» ·

   rriohtOiig nach eiiiam aex· vorhergehenden daclucali gekennaslalirvet₅ daß das Assozlationsfeld (14). ■ ßiria Helirsahl ^;/ßii Sohv.'ellenwert--I)etektpren (24 und 26) ., iti je einem einstellbaren Söliwellanwsrt aiifweist und IiQgife (28) Torgösehen 1st,., die auf die Ausgangs-.

   ölgnala (O_Ä und O^} der Schwellen-Detektoren anspricht und nur dann eine binäre EINS alsAusgangssignal des , , Aaao^iationafeldeo (H) ersäaugt,. wenn die Ausgange signale^ dar !Joiivreillanviert-^etektoron .in einer bestimmten binä.ran

   BAD ORJQfNAL

   6., "Vorrichtung nach Anspruch.5_f dadurch gekennzeichnet; äQß zwei Anordnungen you Schwellenwert-Detektoren {24 unä 26) vorgesehen SiUa₅ von denen die eine auf ©inen Teil, vorzugsweise die Hälfte, und die anders auf ©inen anderen Teil_f vorzugsweise die andere Hälfte, der Signale jedes vom Lesefeld (12) gelieferten Signalsat&es anspricht, und daß die logik (28) ein Auggangssignal in Form einer binären BINS,erzeugt _f wenn die erste Detektor-Anordnung (24,) ein Ausgangs signal _? insbesondere eins binärer EINS₉ und diejsweite Detektor-Anordnung (26) kein Auegangssignal j insbesondere sine binäre HULL; liefern..

   7ο Vorrichtung naeh den Ansprüchen 5 und 6_; dadurch gekennseichnetj daß jede. Detektor-Anordnung zwei Schwellenwert-Detektoren {75a und 75b hm> 75o und 75d) aufweist.; von denen jeweils der eine (75a bswc 75d) eine binäre EIHS und die andere (75b bzw, 75o) eine binäre NUIiL als Ausgangssignal liefert, wenn die ihm augeführten..Signale, einen Schwellenwert überschreiten_? daß eine erste Logik= stuf3 (79a) auf das Ausgangasignal des einen Detektors (7&a) der ersten Anordnung und des anderen .Detektors (75c) der aweiten Anordnung und eine zweite Logikstufe (79b)

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   ~ 59 -

   auf das Auagangaeignal des anderen Detektors (75t)} der ersten Anordnung und dee einen Detektors (75d) der zweiten Anordnung ansprechen und jeweils ein Ausgangasignal er« aeugen, worin die Signale des einen Detektors eine binäre EIHS und die Signale .des anderen Detektors eine "binäre iTTJI»L darstellen, "and daß ©ine weitere Anordnung (79x) vorhanden iet_ä der öle Ausgangsaignale der bgiden Logik= stufen (79a und 79b) zugeführt v/erden und die eine binäre EINS al βi.Auagangssignal liefert, wann wenigstens eine der beiden. Logiketufen als Ausgangssignal eine binäre EINS aufweist*

   -Vorrichtung nach einem der vorhergehenden; Ansprüche.· daß u L-oh gekennzeichnet, aaJ3 das Ausgangs signal des !Correlators (36} ein«? 'numerische Angabe über die Koins-idenz zwischen ausgewählten- Signalen der von dem A-ßsoziationsfeld (14) gelieferten Signalfolge und entsprechenden Signalen der gespeicherten Signalfelge darstellt, ' ·

   9c Vorrichtung nach einem der vorhergehemlen ÄTJsprüeh.e₅ ■ '.dadurch gekennzeichnet ₅ öaü der Speicher (30) des Ausgabe-

   .feldeo (16) vcn einem Umlauf-SchieberegiB-töi' oder einer

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   Verzögerungsleitung gebildet wirö.-_t das bsswo äie eine Anzahl von Bite au speichern T&rmagj öl© der Ansa&lder Bits der von dem Aßsosiationaf8,1(1 (14) gelieferten Signalfolgß gleich, ist, und daß Mittel «uia fortlaufenden Auslesen der gespeicherten. Signale lind ssum Einschreiben je eines Signales für jedes ausgelesene Signal verge" sohan sindo

   10. Vorrichtung nach einem dor Yorfcergehenden Anspruch«_f dadurch gekennzeichnet_? daß das Äusgabefeld (16) eine mit dem Speicher (30) gekoppelte Lohn· und/oder" Strafschaltung {42} sur Modifikation der gfrspfiioheiFtflK...Folge BinärisahXen enthäl-t:, ·,.')/ *>a^^;' -■

   11c Varriohtung ηεοίι den Ansprüchen 10 und 11 _f dadurch

   -gekennzeichnet; daß cUIg in dem Umlauf-Schieberegister (30) gespeicherte Signalfolge durch Variation der Anzahl der in bastimmten Stellen des Speichers vorhandenen Binär-Signale raodlfizierbar i

   12o Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 _t dadurch gekennzeichnet , daß üie Lohn- und/oder Strafschaltung (42) dazu dient, während ausgewählter Seitintervalle die

   BAD

   Anzahl der beim Vergleich der vom Assösiatiünsfeid (14) gelieferten Signalfölge mit,der gespeicherten Signalfölge koinzidierendsn EliTSen zu ¥ermindern₉ wenn sie eine beatiiümte 2ahl uMrschreitet, und zu erhöhen, wenn sie kleiner ist als eine Torbeatimiftte Zahl» .

   13» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeiehnety daß das Asaoäiationefeld {14) awei Schwellenwert-Detektoren (24 und 26) aufweist» die eins erste und eine zweite Folge τώη Binär=Signalen (Θ_Λ bzwo Θ/) liefern, daß ein erster Speicher (30a) für die erste Signalfölge (ö_) und ein zweiter Speicher (30b) für die zweite Signalfolge (Q^) vorgesehen sind, daß Mittel (42) vorgesehen sind,., um die gespeicherten Folgen der Binär-SignalQ unabhängig voneinander zu modifizieren, daß Mittel ('36a, 36b und 28) vorgesehen sind, um die beiden modifizierten Folgen mit später von den Schwellenwert-Detektoren (24 und 26) zugeführten Folgen zu korrelieren und eine dritte Folge von Binär-Signalen zu bilden» die dem Ausgabefeld (16) zugeführt wird. -

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   BADpBJQiNAi.

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