DE1814940C3

DE1814940C3 - Lernende Klassifizierungsschaltung

Info

Publication number: DE1814940C3
Application number: DE1814940A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Osaka Yoshino (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-12-18
Filing date: 1968-12-16
Publication date: 1974-04-11
Also published as: GB1255614A; DE1814940A1; US3601811A; NL6818133A; DE1814940B2; FR1599927A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lernende Klassifizierungsschaltung mit einem automatisch justierbaren Informationswandler, die in ihrer Lernphase bei Eingabe einer Muster-Eingangsinformation und

Vergleich des entstehenden Ausgangssignals mit einem der Muster-Eingangsinformation zuzuordnenden Sollsignal mit Hilfe eines Komparator bei Feststellung einer Abweichung die Justierung des Informationswandlers ändert und die in ihrer Kannphase für ange-

legte Eingangsinformationen entsprechend der durchgeführten Justierung die Zugehörigkeit zu einer Klasse bestimmt, mit einem die Justierung tragenden digitalen Speicher, der in der Lernphase durch elektrische Fehlerkorrekturimpulse verstellbar ist, die bei vom

Komparator kommendem Fehlersignal von einem Korrekturimpulsgenerator erzeugt werden.

Derartige Schaltungen lernender Maschinen sind vielfältig verwendbar, beispielsweise, wenn nach

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bekannter Anordnung (Stein buch: »Automat weisen, die jeweils an eine Bewertungs-Spannungs- _und Mensch«, Berlin, 1961, S. 135 bh 153, besonders quelle angeschlossen sind, von Ausfeitfigssignalen der Bild 7Od) ein System ein internes Modell der Außen- multistabilen Schaltung aufeinanderfolgend entspreweit besitzt, das auf Grund von Vergleichen mit dem chenü den über eine Steuerschaltereinrichtung eintatsächlichen Verhalten der Außenwelt, also durch 5 gehenden Fehlerkorrekturimpulsen ansteuerbar sind .»Erfahrungen« so lange verändert wird, bis für die und ausgangsseitig mit zweiten Tortransistoren vereingegebenen Standardinformationen jeweils das rieh- bunden sind, die jeweils durch eine Komponente der tige, auf das tatsächliche Verhalten der Außenwelt anliegenden Eingangsinformation steuerbar sind, abgestimmte Ausgangssignal erzeugt wird. Die Beein- Die Bewertungsschaltungen enthalten also digitale

flussung des als Schaltung ausgebildeten Modells der w Schaltungen zur Bewertungselektion mit einem mehr-Außenwelt kann nach dem Stand der Technik durch stufigen logischen- Element und einem Korrekturelektrische Impulse in Form von Einstellungen von impulsgenerator, der gemäß seiner Ansteuerung Fehler-Relais oder Flip-Flop-Schaltungen erfolgen. korrekturimpulse erzeugt und damit das zählerartige Außerdem sind Maschinen der eingangs genannten mehrstufige logische Element weiterschaltet. Hierdurch Art beispielsweise dann verwendbar, wenn eine nicht 15 können zum vollautomatischen Lernen Bauelemente genau vorherbestimmbare Eingangsinformation zu verwendet werden, die eine Miniaiurisierung der eiru arten ist, die eine gegebene Ausgangsinformation er- Schaltung ermöglichen. Die Zuverlässigkeit und Schaltzeu:r~n soll. Die Maschine muß dann auf diese Ein- einfachheit der erfindungsgemäßen Maschine sind garu'information geeicht werden. Solche Informations- dabei sehr hoch.

erkennung spielt beispielsweise eine Rolle bei Klassi- 20 Eine besondere Anpassungsfähigkeit der erfindungsfizierungen, bei maschinellem Schreiben auf gespro- gemäßen lernenden Schaltung ergibt ?'ch dadurch, daß che'u-s Diktat hin oder als Lesevorrichtung zum gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, auch die Erkennen gedruckter Markierungen oder Figuren über Schwellenspannung zum Vergleich mit dem zusammeneine optische Lesevorrichtung und zum Erzeugen eines gefaßten bewerteten Signal bei erheblichem Korrektur-Ausgangssignals entsprechend der gelesenen Eingangs- 35 bedari mittels einer multistabilen Schaltung nachinforination. Die Datenverarbeitungsmaschine muß stellbar ist, was den gesamten Spielraum vergrößert, säch dabei den jeweiligen Eigentümlichkeiten der In der Zeichnung ist die Erfindung teilweise dar-

Iiingangsinformation anpassen. gestellt, und zwar zeigt

Bei Klassifizierungsschaltungen, bei denen die Ein- F i g. 1 ein Blockschema einer bei einer bekannten

gangsinformation aus mehreren Binärkomponenten 30 lernenden Datenverarbeitungsmaschine verwendeten besteht, ist es bekannt, jede der Binärkomponenten Bewertungsschaltung,

in einer Bewertungsschaltung, die aus einem verstell- F i g. 2 ein Blockschema einer Datenverarbeitungsbaren Potentiometer besteht, mit einem Faktor kleiner maschine, bei der die in F i g. 1 dargestellte Schaltung Uumultiplizieren.diesobewertetenSignalezusammer;- vorgesehen ist,

jiufassen und in ihrer zusammengefaßten Summe mit 35 F i g. 3 ein Blockschema zur Umstellung einer einer Schwellenspannung zu vergleichen. Liefert der Grundschaltung, von der die Erfindung ausgeht, Vergleich ein falsches Ergebnis, so werden in der F i g. 4 eine Bewertungsschaltung in der erfindungs-

Lernphase die Potentiometer bis zum Erzielen des gemäßen Datenverarbeitungsmaschine, richtigen Ergebnisses verstellt. Eine derartige Schaltung Fig. 5a ein Blockschema einer Ausführungsform

eignet sich nicht zur Miniaturisierung und Automation, 40 der erfindungsgemäßen lernenden Maschine, da die für jedes Bit der Eingangsinformation vorge- Fig. 5b ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der

sehenen Bewertungsschaltungen ohnehin den volumi- verschiedenen, bei der Ausführungsfo;m nach F 1 g. «losesten Teil der Klassifizierungsschaltung darsteilen. 5a auftretenden Spannungsverläufe,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die F i g. 6a ein Blockschema einer weiteren Aus-

Klassifizierungsschaltung so zu gestalten, daß sie 45 führungsform der Erfindung,

leicht in Festkörperbauweise und auch in Form F i g. 6b Zeitdiagramme zur Erläuterung der ver-

integrierter Schaltkreise herstellbar ist, wodurch der schiedenen, bei der Ausführungsform der F 1 g. 6a ll'latzbedarf verringerter und damit die Erfahrungs- auftretenden Spannungsverläufe, Speicherkapazität wesentlich erhöhbar ist. Fig. 7a ein Slockschema einer weiteren Ausfun-

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Schaltung 50 rungsform der Erfindung und

der eingangs beschriebenen Art, dadurch gelöst, daß Fig. 7b ein Zeiidiagramm zur Erläuterung der

sich an eine Mehrzahl von Eingangsklemmen zum verschiedenen, bei der Ausführungsform der F 1 g. 7a Eingeben der aus mehreren Binärkomponenten be- auftretenden Spannungsverläufe, stehenden Eingangsinformation je eine Bewertungs- Es sei zunächst auf F i g. 1 Bezug genommen, in

Schaltung anschließt, die die jeweilige Komponente 55 der eine bei bekannten lernenden Automaten verder Eingangsinformation entsprechend einem Be- wendete adaptive Logikschaltung gezeigt ist, mit Wertungsfaktor der in dem jeweils der Bewertungs- Bewertungsschaltungen A, B und C, die als Potentioschaltung zugehörigen, aus einer multistabilen Schal- meter ausgebildet sind. Den einzelnen Bewertungstung bestehenden Speicher justierbar eingespeichert schaltungen A, B und C werden Komponenten a, b ist verändert, daß die bewerteten Signale sämtlicher 60 und c einer Eingangsinformaticn zugeführt, ^ur Bewertungsschaltungen in einer Summierschaitung Steuerung des Gewichts der einjielnen Signale a, h zusammengefaßt sind und das zusammengefaßte und c werden an die Bewertungsschaltungen A, a bewertete Signal in einem Entscheidungskomparator und C Steuerspannungen bzw. -verstellkrafte *"&*&■ mit einer Schwelle.ispannung zur Erzeugung des Bei jeder der Komponenten a, b und c der <'«ami-

Ausgangssignals verglichen wird und daß in der 65 Eingangsinformation handelt es sich um die binaren Lernphase zur vollautomatischen Einstellung der Zahlensymbole »1« und »0« (oder »+1« und »jl· optimalen Bewertung«!aktoren die Bewertungsschal- Die Komponenten a, b und c werden mit Bewertung tuncen ie eine Anzahl von ersten Transistoren auf- faktoren e„ a₂ und a₃ der einzelnen tfewenuii_K

schaltungen A, B und C multipliziert, und die Produkte Dieses Ausgangssignal »1« oder »0« ist während der

werden addiert. Ist die so erhaltene Summe größer als Kennphase, also während des Nutzbetriebs das ein Schwellenwert W_e, der variabel ist, so liefert die Ist-Ausgangssignal Er der adaptiven Logikschaltung Schaltung ein Ausgangssignal »1«, wohingegen die und wird seinem bestimmungsgemäßen Anschluß-Schaltung ein Ausgangssignal »0« liefert, wenn die 5 gerät zugeführt. Während der Lernphase wird es Summe kleiner ist als der Schwellenwert W₉. Für jedoch noch einer Korrekturvorrichtung mit einem eine Eingangsinformation in Form einer Gruppe von weiteren Komparator 4 zugeführt, in dem die Größe η Komponenten, die jeweils aus einer Binäraffer des Ist-Ausgangssignals E_n mit der Größe eines der bestehen, können die Bewertungsfaktoren daher Musterinformation zugeordneten Soll-Signals En vergeeignet gewählt werden, so daß das Ausgangssignal io glichen wird. Stimmen die beiden Signale überein, so größer oder kleiner als der Schwellenwert W₉ wird erscheint eine »0« am Ausgangsanschluß des Kompara- und damit ein binäres Ausgangssignal 1 oder 0 er- tors 4, während im Fall einer Nichtübereinstimmung zeugt wird, das das Nutzsignal der Schaltung danitellt. der beiden Ausgänge am Ausgangsanschluß des

F i g. 2 zeigt den Aufbau einer bekannten lernenden Komparator 4 ein Fehlersignal »1« erscheint. Maschine, bei der die in F i g. 1 dargestellte logische 15 Beim Anlegen des Fehlersignals »1« wird von einem Schaltung vorgesehen ist. Die Eingangsinformation torgesteuerten Korrekturimpulsgenerator5 ein Korrck- a, b und c wird in der beschriebenen Weise einer eine turimpuls erzeugt, der einer Steuerschaltung 6 zugeanpaßbare Bewertungsschaltung enthaltenden adap- führt wird. Die Steuerschalteranordnung 6 weist tiven Logikschaltung G zugeführt, deren Aufbau der η Steuerschalter auf, die je den einzelnen η Komponenin F i g. 1 gezeigte ist. Die Maschine wicist außerdem jo ten der Eingangsinformation zugeordnet sind. Nur die eine Ausgangsklemme D, eine Korrektu.rbefehlsschal- dem Komponentensignal »1« entsprechenden Steuertung H, einen Komparator / und eine Klemme J auf, schalter werden in den Zustand der Leitfähigkeit an der ein Sollsignal eingespeist wird. Der Komparator überführt, um den Korrekturimpuls hindurchzulassen, /tritt in der Lernphase in Funktion und trifft eine Ent- Der durch den durchlassenden Steuerschalter hindurchscheidung dahingehend, ob die in der adaptiven »5 geleitete Korrektnrimpu!« wird der mit diesem Schalter Logikschaltung gefällte logische Entscheidung korrekt verbundi.-ien Bewertungsschaltung 2„ 2», 2₃ ... 2„ zur ist oder nicht. Erhöhung (oder Verringerung) des Bewertungsfaktors

Gemäß dem Resultat einer vom Komparator / zugeführt. Das Sollsignal des Generators 10 ist getroffenen Entscheidung leitet die Korrekturbefehls- abgestellt auf die von der Schaltung nach Fig. 3 schaltung H der adaptiven Logikschaltung G eine 30 zu identifizierende Eingangsinformation. Instruktion zu, wie die Korrektur erfolgen soll. Der In F i g. 4 ist eine der Bewertungsschaltungen

Bewertungsfaktor jeder Bewertungsschaltung A, B dargestellt, in der der jeweilige der Bewertungsfaktorcn und C (Fig. 1) der adaptiven Logikschaltung wird W_x, W₂, W₃... PK_n fünf verschiedene Werte einnehmen auf der Grundlage der von der Korrekturbefehls- kann, mit einem aus fünf Flip-Flops bestehenden schaltung herrührenden Instruktion durch Verstellen 35 Schieberegister 11, mit dessen Hilfe Schalter in Form der Potentiometer geregelt, so daß die logischen von Feldeffekttransistoren T_x entsprechend der Schalt-Schaltungen eine Veränderung erfahren. Lernvorgänge stellung des Schieberegisters 11 geschaltet werden und dieser Art wiederholen sich, bis schließlich eine korrekte dementsprechend eine gegebene Anschlußspannung logische Entscheidung erreicht ist. V_x, V₂ .. . K₅ an einen von Transistoren A₁ ... A_n

In F i g. 3 ist die Grundschaltung einer lernenden 40 angelegt wird. Stimmt während der Lernphase das Datenverarbeitungsmaschine wiedergegeben, auf der Ist-Ausgangssignal Er nicht mit dem Sollsignal En die Erfindung aufbaut. Dabei wird in der Lernphase überein, so wird einem Steuerschalter 6, ein Korrekturüber die entsprechenden Eingangsanschlüsse I₁, l_z, impuls zugeleitet. Der Steuerschalter O₁ ist dann 1 I_n eine Eingangs-Musterinformation in Form offen, und der Transistor A₁ leitet dann, wenn die digitaler Signalkomponenten X_x, X₂, X₃ ... X_n züge- 45 Eingangsinformationskomponente X_x gleich »1« Ί-Λ. führt. Diese Komponenten werden mit Bewertungs- Der Korrekturimpuls passiert den Steuerschalter 6,, faktoren W_x, W₂, W₃ ... W_n in Bewertungsschal- um dem Schieberegister 11 zugeführt zu werd-n, d;is tungen 2,, 2₂, 2₃ ... 2_n multipliziert und hierauf in aus fünf Flip-Flop-Schaltungen besteht. Der Korrekeiner Summierschaltung 1 summiert, so daß an einem turimpuls bewirkt, eine Umschaltung einer Flip-Flop-Ausgangsanschluß der Summierschaltung 1 ein Aus- so Schaltung aus einem Zustand »1« in einen Zustand »0« gangssignal ^{und die} Aussteuerung der nächsten Flip-Flop-Schaltung

„ in einen Zustand »1«. Die Stelle der »1« wird also durch

^T X_} Wj Korrekturimpulse in Aufeinanderfolge verschoben,

J=i und das Schieberegister 11 kehrt wieder in seinen

erscheint. Ein Entscheidungskomparator 2 vergleicht 55 Ausgangszustand zurück, nachdem fünf Korrekturdas Ausgangssignal der Summierschaltung 1 mit einem impulse zugeführt worden sind. Demgemäß wird von einem Schwellengenerator 3 herrührenden Schwel- von sämtlichen Transistoren T₁-,, Γ,-,, T_x^₃, T₁-, und lenwert W_n+1. An einem Ausgangsanschluß 9 des 7\-₅ nur der eine, der am Ausgangsanschluß der im Komparators 2 erscheint ein Ausgangssignal »1«, Zustand »1« befindlichen Flip-Flop-Schaltung liegt, _wenn 60 in den leitenden Zustand gebracht, und es wird eine

η der entsprechenden Steuerspannungen Vi (i = 1, 2, 3,

^,XjWj- W„_+x > 0, 4, 5) ausgewählt und der Summierschaltang 1 zuge-

J=' führt. In entsprechender Weise werden die Bewertungs-

wohingegen an dem Ausgangsanschluß 9 ein Aus- faktoren für die anderen Eingangskomponenten nur gangssignal »0« erscheint, wenn 65 dann verändert, wenn diese den Wert »1« haben. Das

Fehlersignal wird *0t, wenn das durch den Vergleich

^ ν w w <? η des Ausgangssignals der Summierschaltung 1 mit dem

ZtfiWi ir_n+1 <. u. Schwellenwert W_n+1 im Komparator 2 erhaltene

lst-Ausgangssignal En mit dem Sollsignal En übereinstimmt, und die Korrekturimpulserzeugung wird sodann beendet. Damit ist die Lernphase beendet, und die Stellung des Schieberegisters 11 bleibt in der folgenden Kannphase unverändert.

In der Schaltung der F i g. 4 kann der Bewertungsfaktor fünf verschiedene Werte annehmen. Die Zuführung von einem bis vier Korrekturimpulsen soll die erwünschte Übereinstimmung zwischen dem Ist-Ausgangssignal En und dem Sollsignal En hervorbringen. %^vird k'inc Übereinstimmung erzielt, so steuert ein von einem /V-Zähler7 (F i g. 3) abgegebener Überlaufimptils einen Ringzähler 8 (Fig. 3) zum Vpriierer. des Schwellenwertes W_n 11 aus, also zum Variieren des Werts der Entscheidungsfunktion

Y₁ }- ι

um die Übereinstimmung zwischen dem Ist-Ausgangssignal En und dem Sollsignal En herbeizuführen. Ein entsprechender Arbeitsgang kann wiederholt werden, bis das Ist-Ausgangssignal En für jede andere Eingangsinformation der gleichen Klasse (der das betreffende Sollsignal zugeordnet ist) mit dem Sollsignal E_n übereinstimmt. Durch die Wiederholung des Lernvorga-gs in der vorbeschriebenen Weise können in der Kannphase nach Beendigung des Lernprozesses sämtliche zu dieser Klasse gehörigen Eingangsinformationen korrekt klassifiziert werden.

Das vorbescliricbcne System ist insofern vorteilhaft, als die Steuerung des Gewichts der adaptiven Logikschaltung trotz eines einfachen Aufbaues auf vollelektronischem und digitalem Wege erfolgen kann und das System aus integrierten Schallelementen aufgebaut sein kann. Das System vermag daher mit hoher Geschwindigkeit zu arbeiten und ist sehr zuverlässig. Die gesamte beschriebene Schaltung ist aus MOS-Transistoren aufgebaut, womit leicht eine integrierte Schaltung für die Wertfaktorwahl mit großer Variationsfähigkeit und hoher Arbeitsgeschwindigkeit aufgebaut werden kann, so daß bei kleinem Raumbedarf durch Vervielfachung der Klassifizierungsschaltungen viele Eingangsinformationen und Muster erkannt werden können.

Eine weitere Ausgestaltung der Klassifizierungsschaltung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5a und 5 b beschrieben. Gemäß F i g. 5a werden über ate betreffenden Eingangsanschlüsse 2I₁, 21_a, 2I₃ ... 2I_n die Komponenten X₁, X₂, X» . ■ ■ X* der E.ngangsinformation Bewertungsschaltungen 22„22₂,22₃.. .22« (mit den Bewertungsfaktoren W₁, W₂, W₃ ... W_n) zugeführt. Die Ausgangssignale dieser Bewertungsschaltungen 22,, 22_2> 22, ... 22„ werden einer Summierschaltung 23 zugeführt, welche ihre Summe bildet. Der von einem Schwellengenerator 24 erzeugte Schwellenwert WV₁ wird zusammen mit der Summe

der Ausgangssignale der Bewertungsschaltungen 22„ 22₂, 223 ... 22„ einem Komparator 25 zugeführt. Der Komparator 25 vergleicht die Größe der Summe

7=1

mit der Größe des Schwellenwertes W_nH und liefert ein Ausgangssignal »1«, falls

und ein Ausgangssignal >0«, falls

Das Ausgangssignal En des Komparators 25 wird

»5 während des Lernprozesses in einem weiteren Komparator 26 mit einem Sollsignal En verglichen. Wenn das Ausgangssignal des Komparalors 25 »1« ist, das Sollsignal ab2r »0«, so gibt der Komparator 26 ein Fehlersignal »+1« üb. Ist umgekehrt das Ausgangs-

ao signal des Komparators 25 »0« und das Sollsignal »1«, so liefert der Komparator 26 ein Fehlersignal »—1«. Dss Fehlersignal ist »0«, wenn beide Signale miteinander übereinstimmen.

Eine monostabile Schaltung 27 wird in den betriebsbereiten Zustand überführt, wenn ihr ein Fehiersignal »4-1« oder .»—1« zugeleitet wird. Ein Triggerimpuls wird der monostabilen Schaltung 27 über einen Eingangsanschluß 28 zugeführt. Eine Torschaltung 29 liegt an einem Ausgangsanschüuß der monostabilen Schaltung 27. Am Ausgangsanschluß der Torschaltung 29 liegt eine multistabile Schaltung 30, wie beispielsweise ein Ringzähler. Eine Steuerschalteranordnung 31 ist mit γ Mem Ausgangsanschluß der multistabilen Schaltung 30 verbunden, und einer der darin vorgesehenen Steuerschalter wird beim Zuführen eines Ausgangssignals der mullistabilcn Schaltung 30 in den leitenden Zustand überführt. Die Steuerschalteranordnung 31 weist einen Ausgangsanschluß 3I₀ z«f, an den jeweils mit den Eingangsanschlüssen 21,, 2I₂, 2I₃ ... 2I_n verbundene Leitungen 3I₁, 3I₂, 3I₃ ... 3I_n wahlweise anschaltbar sind. Ein Korrekturimpulsgenerator 32 (in Fig. 5a als Lernimpulsgenerator bezeichnet), dessen Steuersignale das Ausgangssignal der Steuerschalteranordnung 31 und das Fehlersignal des Komparators 26 sind, liefert auf ein Ausgangssignal der mit der monostabilen Schaltung 27 verbundenen monostabilen Schaltung 33 einen Korrekturimpuls. In der Steuerschalteranordnung 34, die der Steuerschalteranordnung 31 ähnlich ist, wird eine der Leitungen 34,, 34₂, 34₃ ... 34„ dem Ausgangssignal der multistabilen Schaltung 30 entsprechend mit der Leitung vom Impulsgenerator 32 verbunden. Die an den Leitungen 34_lt 34I₂, 34₃ ... 34„ dei Steuerschalteranordnung 34 erscheinenden Ausgangssignale werden den Steueranschlüssen der einzelner Bewertungsschaltungen 22,, 22₂, 'Al₃ ... H_n zum Verändern ihrer Bewertungsfaktoren zugeführt.

Das Ausgangssignal der Steuerschalteranordnung 34 steuert eine Verzögerungsschaltung 35 aus, derer Wirkweise darauf abzielt, die monostabile Schaltung 2" für eine vorbestimmte Zeitspanne im Ruhezustand zi halten. Es ist eine Schaltung 36 vorgesehen, welche eir logisches Produkt der den Eingangsanschlüssen 2I₁ 2I₂, 2I₃ ... 2I_n zugeführten Signallkomponenten er mittelt. Eine UND-Schaltung 37 ist vorgesehen, un das logische Produkt des Ausgangssignals der Schal tung 36 und des Ausgangssignals der monostabil^ Schaltung 33 zu ermitteln. Eine Schaltung 38, wie bei

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■3

^ ίο

spielsweise eine multistabile Schaltung, ist unter dann für die Aufnahme neuer Eingangsinforihationcn Ansprechen auf das 2!uführen eines Ausgangssignals bereit und wiederholt hei deren Eingaben den vorder UND-Schaltung 37 betätigbar und dient zum beschriebenen Arbeitsgang bis zur Abgabe des Verändern des von dem Schwellengenerator 24 ge- Ausgangssignals En, das eine korrekte Klassifizierung lieferten Schwellenwertes W_{n tv} 5 der jeweiligen Eingangsinformation angibt.

Im Betrieb linien an den Eingangsanschlüssen 21,, Die in den F i g. 5 und 7 dargestellten Ausfüiirungs-

2I₂, 2I₃ ... 21,, die Komponenten -Y₁, X₂, X₃ .. . X» formen der Erfindung beruhen auf der Methode der

der Eingangsinformation an, und das Ist-Ausgangs- Absolutkorrektur von Fehlern, wohingegen die in

signal/;« des Komparator 25 wird in dem Korn- F i g. 6 dargestellte Ausführungsform auf der Methode

parator 26 mit dem Sollsignal E/> verglichen, worauf >o eines festen Inkrements beruht,

dieser ein Fehlersignal » f-1« oder »--1« liefert, falls Die in Fig. 6a gezeigte adaptive Logikschaltung

die Signale nicht übereinstimmen. Die monostabile 41, 42, 43, 44 hat den gleichen Aufbau wie die in

Schaltung 27 wird vom Fehlersignal angesteuert. Fig. 5 gezeigte (21. 22, 23, 25). Komponenten X₁

Wird ihr dann über den Anschluß 28 ein Trigger- (./-■!, 2, 3 ... n) der Eingangsinformation werden

impuls zugeführt, so liefert die monostabile Schallung 15 von einer Eingangseinheit 41 Bewertungsschaltungen

27 ein Ausgangssignal mit einem in Fig. 5 b darge- 42 zugeführt und mit den entsprechenden Bewertungs-

steilten Verlauf, das die Torschaltung 29 durchläuft faktoren Wj (j-- 1, 2, 3 ... /1) multipliziert. Die

und die multistabile Schaltung 30 ansteuert. Der multiplizierten Ausgangssignale der Bcwertungsschal-

Steuerschalter 31 wird vom Ausgangssignal der multi- tungen 42 werden in einer Summicrschaltung 43

stabilen Schaltung 30 gesteuert und verbindet die 10 summiert, die ein Ausgangssignal
Ausgangsklemme 3I_n mit einer entsprechenden der

Eingangsklemmen 31,, 3I₂ .. . 31 „. Schaltet also z. B. „

der Steuerschalter 31 die Klemme 31, an die Klemme ~S\ X₁ Wj

3I_n, so wird die Eingangsinformation A^ von der J= 1
Klemme 21, zum Korrekturimpulsgenerator 32 über- 25

tragen. Ist die Eingangsinfonnation Λ", ------ »1«, so wird liefert. Dieses Ausgangssignal wird in einem Kom-

der Korrekturimpulsgenerator 32 betriebsbereit ge- parator 44 mit einem Schwellenwert W_n ., verglichen, macht. Der Korrekturimpulsgenerator 32 wird dann Der Komparator 44 gibt über einen Anschluß 45 ein durch die monostabile Schaltung 33 angesteuert und von der relativen Größe des Wertes
liefert einen Korrekturimpuls, um je nach dem Vor- 30
zeichen des vom Komparator 26 herrührenden Fehlersignals den Bewertungsfaktor zu erhöhen oder zu -^
verringern. Der Korrekturimpuls wird über die f~\
Steuerschalteranordnung 34 und den Auscangsanschluß 34, der Bewerumgsschaltung 22, zur Änderung 35

des Bewertungsfaktors W, zugeführt. Während der und des Schwellenwertes IK,,., abhängiges Ausgangs-Zeit der Veränderung der Bewertung wird die Ver- signal En ab, das in der Kannphase das Nutzsignal zögerungsschaltung 35 in Betrieb gesetzt, die hierbei darstelli.

die monostabile Schaltung27 außer Betriebsetzt. Dieser In der Lernphase wird ein Triggersig-.al über einen Zustand ist in F i g. fb während der Korrekturperiode 40 Anschluß 46 dann zugeführt, wenn das Sollsignal für X₁ -- 1 dargestellt. Der Lernprozeß wäre nun gleich »0« ist, oder über einen Anschluß 47, wenn das dann beendet, wenn das Ist-Ausgangssignal En des Sollsignal gleich »1« ist, um so einen »O«-Signal-Komparators 25 mit dem Sollsignal Ep überein- generator 48 oder aber einen »1«-Signalgdnerator 49 stimmt und der Komparator 26 ein Fehlersignal Null anzusteuern. Bei diesen Generatoren 48 und 49 kann liefert. Falls aber zv/ischen En und £"/, noch Nicht- 45 es sich um monostabile Schaltungen handeln.
Übereinstimmung besteht und der Komparator 26 ein Es soll nun auf den Fall eingegangen werden, daß Fehlersignal abgibt, wird die monostabile Schaltung 27 das Sollsignal En gleich »1«ist und das am Anschluß 45 bei Rückstellung der Verzögerungsschaltung 35 oder erscheinende Ausgangssignal E gleich »0«. Wird über nach, einer vorbestimmten Verzögerungszeit abermals den Anschluß 47 ein Triggersignal zugeführt, so wird betätigt, und es wiederholt sich ein Arbeitsgang 50 der »!«-Signalgenerator erregt, und sein Ausgangsentsprechend dem obigen. In diesem Fall werden die signal wird einem Eingangsanschluß einer UND-Leitungen 3I₂ und 34₂ der Steuerschalteranordnungen Schaltung 50 zugeführt. Das Ausgangssignal »0« des 31 bzw. 34 gewählt, um den Bewertungsfaktor W₂ der Komparators 44 wird durch einen Inverter 51 hin-Bewertungsschaltung 22₂ zu verändern und so den durchgeleitet und hierauf der UND-Schaltung 50 Lernprozeß mit der Komponente X₂ zu vollziehen. 55 zugeführt, die dadurch geöffnet wird. Durch das Ist das Eingangssignal X₂ »0«, so ist auch das an dem Ausgangssignal der UND-Schaltung 50 werden Binär-Ausgangsanschluß 3I₀ der Steuerschalteranordnung 31 zähler 54 und 55 eines Korrekturimpulsgenerators 53 erscheinende Ausgangssignal gleich »0«, und es wird unmittelbar gestellt. Gleichzeitig wird das Ausgangskein Korrekturimpuls abgegeben. Die monostabile signal der UND-Schaltung 50 über eine ODER-Schaltung 27 wird nun durch das Ausgangssignal der 60 Schaltung 52 einem Binärzähler 57 des Korrekturmonostabilen Schaltung 33 wieder angesteuert, so daß impulsgenerators 53 (in der Zeichnung als Lernein neuer Arbeitsgang eingeleitet wird. Dieser Betriebs- impulsgenerator bezeichnet) zugeführt. Der Binärablauf wiederholt sich auch für alle anderen Eingangs- zähler 57 wird hierdurch gestellt, und eine UND-informationskomponenten und wird dann unter- Schaltung 58 ist in einen öffnungsbereiten Zustand brachen, wenn das Ist-Ausgangssignal En mit dem 65 gebracht. Durch die Zuführung eines Impulses von Sollsignal Ed übereinstimmt. Sobald also eine Fehler- einem Rechteckwellengenerator 59 zu der UND-spannung »0« erhalten wird, ist der Lernprozeß beendet, Schaltung 58 wird die UND-Schaltung 58 geöffnet und und die Kannphase kann beginnen. Die Schaltung ist der Binärzähler 54 rückgestellt Gleichzeitig wird

auch der Binärzähler 55 rückgestellt und die monostabile Schaltung 56 getriggert. Nach einer vorbestimmten Zeit wird der ßinärzählcr 57 durch die monostabile Schaltung 56 rüekgestellt, und die UND-Schaltung 58 wird hierdurch geschlossen. Bevor der Binärzähler 57 riiekgestellt wird, steuert dc^r von dem K'-chteckwellengcnerator 59 ausgesaiulte und durch die UND-Schaitung 58 hindurchgeleitete Impuls cmc Steucrschaltcranordnung 60 an, um über eine multistabile Schaltung 61 den Bewertungsfaktor der Bewcrtungsschaltung 42 um einen Schritt zu erhöhen, d.h. das Schieberegister 11 nach F i g. 4 um eine Stelle wciterzuschalten.

Ist das Ist-Ausgangssignal En gleich »1« und das Sollsignal Ed gleich »0«, so wird das Ausgangssignal des »Oc-Signalgenerators 48 einer UND-Schaltung 62 zugeführt und durch die ODFR-Sehaltung 52 hindurchgeleitet, um den Binärzählcr 57 /u stellen. Das logische Produkt der Ausgangssignalc des Binärzählers 57 und des Rechtcckwellcngcncrators 59 erscheint at.; Ausgangsschluß der UND-Schaltung 58. Das Aur.gangssignal der UND-Schaltung 58 steuert die Binärzählcr 54 und 55 aus, die unter Ansprechen auf das Zuführen von vier Impulsen riiekgestellt werden. Gleichzeitig wird die monostabile Schaltung 56 zum Rückstellen des Binär/ählers 57 und zum Schließen der UNIJ-Schaiiunp 58 iiu>gc.H'iCucr!. Die in '.\<:r Öffnungsstellung der UND-Schaltung 58 durch diese hindurchgcleilctcn vier Impulse des Rcchtcckweilengcnerators 59 steuern die Steucrschaltcranordnung 60 zum Verringern des Bewertungsfaktors der Bcwertungsschaltung 42 über die multistabile Schaltung 6i aus, d. h. um das fünfstellige Schieberegister 11 nach F i g. 4 um vier Schritte vorwärts und damit um einen Scnritt rückwärts zu stellen. Hin solcher Arbeitsgang kann für jede der Fingangskomponenten erfolgen. Nach Beendigung des Lernprozesses können also alle I ingangsinformationcn nach einer der Kategorien ■>!« oder i)0« klassifiziert werden.

Bei der vorbeschriebenen Methode werden alle Bewertungsfaktoren um einen festen Betrag erhöht oder erniedrigt. Die oben beschriebene Ausfii'irungsform bedient sich demgemäß des Fchlerkorrektiu- \erfahrens der festen Inkremcnte.

Bei einer weiteren, in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden die über eine Fingabeeinheit 71 eingegebenen Komponenten der Fingangsinformation Xj (j ~ 1, 2, 3 ... ii) den entsprechenden Bewertungsschaltungen 72 zugeführt, so daß sie wie bei der Ausführungsform der F i g. 6 mit den entsprechenden Bewcrtungsfakloren Hj (j = 1,2,3 ... /?} multipliziert werden. Die Produkte der Komponenten Aj und der Faktoren Wj werden in einer Summierschaltung 73 summiert, die ein Ausgangssignal

Σ χ ι ^wi

lieictt. In einem Komparator 74 wird das Ausgangssignal der Summierschaltung 73 mit einem von einem Schwellengenerator 75 gelieferten Schwellenwert verglichen, und als Hrgnbnis dessen erscheint an einem ίο Ausgaiigsanschluß 76 je nach der relativen Groß ies Aiisgangssignals dei Summierschaltung 73 und des Schwellenwertes ein Ausgangssignal »1« oder »0«. Das an dem Ausgangsanschluß 76 erscheinende Signal ist »1«, wenn das Äusgangssignal

Σ χ, w>

./-■■ ι

größer als der Schwellenwert ist. und es ist »0«. wenn das Ausgangssignal

i=\
kleiner als der Schwellenwert ist.

Fs soll zunächst auf den Fall eingegangen werden, daß während der Lernphasc das an dem AusgangsanschluU 76 erscheinende Ist-Ausgangssignal En gleich »1« ist, das Ausgangssignal eines zum Erzeugen des Sollsignals En vorgesehenen Generators 77 dagegen gleich '>()«. Dieses Signal »0« des Generators 77 wird durch einer, !inerter 78 hindurchgeleitet und hierauf zusammen mit dem Ist-Aiisgangssignal /:;,·, das also »1<< ist. einer UND-Schaltung 80 zugeführt. Die hierdurch geöffnete UND-Schaltung 80 führt ihr als Fehlersignal dienendes Äusgangssignal einer ODFR-Schaltung 82 zu, deren Ausgangssignal einen torgcstcuerten Korrckturimpulsgcncrator 83 ansteuert, der einen Korrekturimpuls erzeugt. Der Korrekturimpuls wird einer Steuerschaltcranordnung 84 zugeführi. um über ci.'.o multistabile Schaltung 85 die Bewertungsfaktoren Wj der Bewertungsschaltungen 72 zu verändern.

Ist im umgekehrten Fall das Ist-Ausgangssignal Er, deich »0« und das Sollsignal gleich »1«, so wird das Ist-Ausgangssignal »0« durch einen ''verter 79 hindurchgcleilct. um eine UND-Schaltung 81 zu öffnen, so da« sich das durch die ODER-Schaltung 82 geleitete Fehlersignal im Sinne einer Änderung der Bewertungsfaktoren Wj der Bewertungsschaltungen 72 auswirkt.

Nach dieser Methode weiden die Korrekturim_r/ulsc einzeln nacheinander erzeugt, bis die Betätigung dei Maschine beendet wird, sobald <las Ist-Ausgangss.igna En mit dem Soll-Ausgangssigrial Fo übereinstimmt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche;

1. Lernende Klassifizierungsschaltung mit einem automatisch justierbaren Informationswandler, die in ihrer Lernphase bei Eingabe einer Muster-Eingangsinformation und Vergleich des entstehenden Ausgangssignals mit einem der Muster-Eingangsinformation zuzuordnenden Sollsig.nal mit Hilfe eines Komparator bei Feststellung einer Abweichung die Justierung des Informationswandlers ändert und die in ihrer Kannphase für angelegte Eingangsinformationen entsprechend der durchgeführten Justierung die Zugehörigkeit zu einer Klasse bestimmt, mit einem die Justierung tragenden digitalen Speicher, der in der Lernphase durch elektrische Fehlerkorrekturimpulse verstellbar ist, die bei vom Komparator kommendem Fehlersignal von einem Korrekturimpulsgenerator erzeugt werde.'., dadurch gekennzeichnet, daß sich an eine Mehrzahl von Eingangsklemmen (I₁ ... I_n; 21, ... 2I_n) zum Eingeben der aus mehreren Binärkomponenten (X₁ ... X_n) bestehenden Eingangsinformation je eine Bewertungsschaltung (2, ... 2„, 22_X ... 22„, 42, 72; F i g. 4) anschließt, die die jeweilige Komponente der Eingangsinformation entsprechend einem Bewertungsfaktcr (W₁... W_n, Wj), der in dem jeweils der Bewertungsschaltung zugehörigen, aus einer multistabilen Schaltung (11) bestehenden Speicher justierbar eingespeichert ist, verändert; daß die bewerteten Signale (^jWj) sämtlicher Bewertungsschaltungen in e^:ner Summierschaltung (1, 23, 43, 73) zusammengefaßt sind und das zusammengefaßte bewertete Signal

(IH

in einem Entscheidungskomparator (2, 25, 44, 74) mit einer Schwellenspannung (W_n+1) zur Erzeugung des Ausgangssignals verglichen wird und daß in der Lernphase zur vollautomatischen Einstellung der optimalen Bewertungsfaktoren die Bewertungsschaltungen je eine Anzahl von ersten Transistoren (ΤΙ-, ... 7*,-_s) aufweisen, die jeweils an eine Bewertungs-Spannungsquelle (V₁ ... K₅) angeschlossen sind, von Ausgangssignalen der multistabilen Schaltung aufeinanderfolgend entsprechend den über eine Steuerschaltereinrichtung (6, 31, 34, 60, 84) eingehenden Fehlerkorrekturimpulsen ansteuerbar sind und ausgangsseitig mit zweiten Tortransistoren (A₁ ... A_n) verbunden sind, die jeweils durch eine Komponente (X₁... X_n) der anliegenden Eingangsinformation steuerbar sind.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das vom Komparator (26) kommende Fehlersignal und durch ein Einschaltsignal (28) eine monostabile Schaltung (27) ansteuerbar ist, 'die durch eine Signalverzögerungsschaltung (35) für eine gegebene Zeitspanne nach der Erzeugung des Fehlerkorrektursignals zum Aufschieben der Erzeugung des nächsten Fehlerkorrektursignals bei andauerndem Fehlersignal sperrbar ist und deren Ausgangssignal aufeinanderfolgend eine multistabile Schaltung (30) weiterschaltet, deren Ausgangsklemmen mit Eingangs-

klemmen der Steuerschaltereinrichtung (31, 34) verbunden sind, die weiterhin mit den Eingangsklemmen (21„ 2I₈ ,,,) für die Komponenten der Eingangsinformationsn verbunden ist; daß der Korrekturimpulsgenerator (32) das Fehlerkorrektursignal entsprechend dem Ausgangssignal der monostabilen Schaltung (27) und der Steuerschaltereinrichtung (31) erzeugt und die multistabilen Schaltungen (11) der Bewertungsschaltungui (22„ 22₂ ...) nacheinander über die jeweiligen Schalter der Steuerschaltereinrichtung (34) mit den Fehlerkorrekturimpulsen belegt werden.

3. Schaltung nach Anspruch 1, bei der die Komponenten der Eingangsinformation die binären Signale »1« oder »0« sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator eine Antikoinzidenzschaltung (50, 51, 62; 78 bis 81) mit NICHT- (51; 78, 79) und UND-Schaltungen (50, 62; 80, 81) enthält, daß der Korrekturimpulsgenerator (53, 83) einen Fehlerkorrekturimpuls auf das aus der Antikoinzidenzschaltung kommende Fehlersignal hin erzeugt und daß die Schalter der Steuerschaltereinrichtung (60, 84) mit den jeweiligen Eingangsklemmen (41, 71) zum Verändern der Bewertungsfaktoren der Bewertungsschaltungen (42, 72) bei Vorliegen einer Eir.gangssignalkompunente »1« und eines Fehlerkorrektursignals verbunden sind.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungs-Spannungsquellen (V₁ ... V_s) η verschiedene Spannungen liefern und der Korrekturimpulsgenerator (53) einen oder /j — 1 Fehlerkorrekturimpulse entsprechend dem Fehlersignal der Antikoinzidenzschaltung (50, 51, 62) erzeugt, wodurch die benachbarte höhere bzw. niedrigere Bewertungsspannung an die jeweiligen zweiten Tortransistoren (A₁ ... A_n) jeweils so angelegt wird, daß die Bewertungsfaktoren (W)) ailer Bewertungsschaltungen (42), die der Eingangsinformation (Xj) »1« entsprechen, gleichzeitig um einen festen Betrag erhöht bzw. erniedrigt werden.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine weitere multistabile Schaltung (8,38), die zwischen einen die Schwellen-Spannung liefernden Schwellengenerator (3, 24, 75) und den Korrekturimpulsgenerator (5, 32, 83) zum Ändern der Schwellenspannung geschaltet ist.