DE2034683A1

DE2034683A1 - Lernmaschine

Info

Publication number: DE2034683A1
Application number: DE19702034683
Authority: DE
Inventors: Akira; Yoshino Hirokazu; Yoshida Tomio; Osaka; Yamaguchi Tetsuo Hirakata; Nishiyama (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1969-07-14
Filing date: 1970-07-13
Publication date: 1971-02-18
Also published as: FR2051725B1; DE2034683C3; FR2051725A1; DE2034683B2; SU414823A3; NL7010423A; GB1317745A; US3638196A

Description

Lernmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf Lernmaschinen und insbesondere auf eine Lernmaschine, deren Lernbefähigung solcherart ist, daß eine Serie von Eingabebedingungen und eine bei diesen Eingabebedingungen gegebene Serie von Ausgabebedingungen gleichzeitig in einem Speicher gespeichert werden, um daraus eine beliebige gewünschte Ausgabebedingung herzuleiten.

Lernmaschinen dieser Art sind im allgemeinen mit einer adaptiven Logikschaltung ausgestattet, deren Lernbefähigung die Gewähr bietet, daß für jede Eingabebedingung eine Ausgabe erhalten werden kann, die dem Sollzustand entspricht, so daß nach dem Lernvorgang für jede Eingabebedingung ein korrektes Ausgabeverhalten erzielbar ist. Darüber hinaus ist erforderlichenfalls eine Umstellung möglich, so daß bei einer neuen Eingabebedingung ein neues Ausgabeverhalten herbeigeführt wird. ■

In figur 1 ist die Grundsohaltung einer Lernmaschine die-Mr Art gezeigt, bestehend aus einer Vielzahl von Gewichtelementen

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·· 2 —

A, B, C, ... jeweils mit den betreffenden Bewertungs- oder Gewichtfaktoren W₁, Vf₀, ff,, «.., bei denen es sich beispielsweise um eine Spannung handeln kann, einer Summierschaltung D, einer Entscheidungsschaltung E, einem Ausgangsanschluß F, einem Anschluß G, dem eine Sollausgabe zugeführt wird, und einer Lernsteuerschaltung H. Eine Vielzahl von Eingangs Signalen X,, X₀, X₇,, ... wird den betreffenden Gewichtelementen A, B, C, ... zugeleitet und ein Schwellenwert W wird der Entscheidungsschaltung E zugeführt. Bei den Eingaben X,, Xp, X₇., ·.. kann es sich jeweils um eine solche aus einer Serie "1" und "0" oder eine solche aus einer Serie "+I" und "-1" handeln. Die Eingaben X,, X., X,, ... werden mit den Gewichten W-., W₂, W,, ».. der betreffenden Gewichtelemente A, B, C, ... multipliziert und die Produkte werden in der Summiersohaltung D summiert. Sie Summe wird in der Entsoheidungssohaltung E mit dem Schwellenwert W~ verglichen und die Entscheidungeschaltung E liefert bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung eine Ausgabe "+1" beziehungsweise "0", je nach dem, ob die Summe größer oder kleiner ist als der Schwellenwert W .

Falls die Istausgabe bei der Lernmaschine mit dem obenbeschriebenen Aufbau für eine bestimmte Eingabebedingung "+1" ist und die Sollauegabe "0" ist, so korrigiert die Lernsteuerschaltung H die Gewichtfaktoren bis zur Verringerung auf die Istausgabe "0". Diese Prozedur wiederholt sich für alle Eingabeschemata, die jeweils aus einer Serie von Ziffern bestehen, so daß sämtliche Eingabeschemata in zwei Kategorien klassifiziert werden können, nämlich in eine Klasse 1 und eine Klasse 2.

Ein solches System ist nun aber mit dem Mangel behaftet, daß der Mensch im Verlauf des Lernvorgangs mit seinem Diskriminationsvermögen beteiligt ist, so daß für den Lernvorgang eine äußerst lange Zeitspanne erforderlich ist. Ba die Entscheidungsschaltung bei dem Lernvorgang als eins-aus-zwei-Entscheidungselement fungiert, taucht außerdem auch das Problem auf, daß eine korrekte Entscheidung im Stadium der Biskrimination nicht zu erwarten ist, wenn sich ein Eingangsschema von einem Standardschema leicht unterscheidet.

Durch die Erfindung wird eine Lernmasohine geschaffen, bei der dieses Problem nicht auftauchen kann, da ein Speicher zum Speichern

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ehern einer Vielzahl von Standardschemata und eine bei dem Lernvorgang als eine-auB-drei-Entscheidungselement fungierende Entscheidungsschaltung vorgesehen sind, so daß ein Zusammenwirken mit Schwellenwerten mit einer dazwischenliegenden toten Zone möglich ist.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Lernmaschine zu schaffen, bei der ein Speicher und eine automatische Lernschaltung vorgesehen sind, so daß automatisch eine Vielzahl von zuvor in den Speicher eingeschriebenen Standardsohemainforraationen verfügbar gemacht werden kann, ua den DiBkriminationevorgang innerhalb einer kurzen Zeitspanne abzuwickeln.

Weiterhin hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Lernmaschine zu schaffen, bei der die Klassifizierung von Standard schemata in einer Entscheidungsschaltung während dee Lernvorgangs auf der Basis von Schwellenwerten mit einer dazwischenliegenden toten Zone erfolgt, während die Biskrimination- wie bislang auf der Basis nur eines Schwellenwerts vorgenommen wird, um so die Diskriminationsgenauigkeit zu erhöhen.

Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen mit größerer Deutlichkeit aus dem Zusammenhang der nachfolgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigegebenen Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen zeigen»

Figur 1 ein Blockschema der Grundschaltung einer Lernmaschine ι

Figur 2 ein Blockschema, in dem der Aufbau einer erfindungsgemäßen Lernmaschine gezeigt ist?

Figuren 3 bis 6 und Figur 8 Schaltbilder zur Darstellung von Details im Aufbau der in Figur 2 wiedergegebenen Lernmaschine; und

Figuren 7a und 7b graphische Darstellungen zur Erläuterung der Betätigungsweise von Teilen der in Figur 6 wiedergegebenen Anordnung.

Bei der Anordnung der Figur 2 wird den betreffenden Eingangsanschlüssen 1, 2 und 3 eine Vielzahl von Eingängen zugeführt, um sie für eine beliebige Zeitspanne in Schaltungen 4, 5 beziehungsweise

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weise 6 zu halten. Bei diesen Schaltungen 4, 5 und 6 kann es sich um bistabile MuItivibratoren handeln. In einer Vielzahl vorgesehene · Gewichtfaktor-Auswahlschaltungen 7, 8 und 9 weisen Gewichtelemente zum Multiplizieren der Ausgänge der bistabilen MuItivibratoren 4, 5 und 6 mit den betreffenden Gewichtfaktoren W₇, W_Q und W_g auf. Wenngleich tatsächlich η Eingangsanschlüsse, η bistabile MuItivibratoren und η Gewichtfaktor-Auswahlschaltungen vorgesehen sein können, so sind hier der Einfachheit halber jeweils nur drei davon gezeigt. Die über die Eingangsanschlüsse 1, 2 und 5 zugeführten Eingangs signale sind entweder "1" oder "0", und diese Signale werden mit den betreffenden Gewichtfaktoren W₇» W₉ und W„ multipliziert, so daß die Produkte jeweils auf der Ausgangsseite der betreffenden Gewichtf aktor-™ Auswahlschaltung 7> 8 und 9 erscheinen.

Ein Speicher 10 speichert die Ausgänge der bistabilen MuItivibratoren 4, 5 und 6 in Aufeinanderfolge und speichert gleichzeitig auch sukzessive die erwarteten Ausgänge für Standardschemata, die über einen Anschluß 11 zugeführt werden. Ein Auslöseimpulsgenerator 12 steuert das Einschreiben und Auslesen der Eingabeschemata in den Speicher 10 beziehungsweise aus dem Speicher 10 während" des Lernvorgangs in Abhängigkeit von einem Signal, das diesem über einen handbetätigbaren Signaleingangsanschluß I3 zugeführt wird, oder von einem Ausgangssignal, das von einem Lernimpulsgenerator I4 abgegeben wird, auf dessen Wirkweise weiter unten noch näher einzugehen sein wird.

Eine Summierschaltung I5 summiert die aus den Gewichtfaktor-Auswahl schaltungen 7, 8 und 9 herrührenden gewichteten Werte. Eine Entscheidungsschaltung 16 vergleicht den Ausgang der Summierschaltung 15 mit einem Schwellenwert Wq» So erscheint an einem Ausgangsanschluß 17 ein Ausgang "+1", wenn di© Summe größer ist als der Schwellenwert Wg, während an diesem Ausgangsanschluß 17 ein Ausgang "0" erscheint, falls die Summe kleiner ist als^ader Schwellenwert W_Q. Eine Schwellenwert-Auswahlschaltung 18 liefert der Entsoheidungsschal tung 16 den Schwellenwert Wg, der einem Sollauagang entspricht, der "+1" oder "0" sein kann und der beim Lernvorgang an einem Ausgangeanschlug 101 des Speichers 10 erscheint, während ein der Auswahl schal Ä.ng 18 über einen Eingangsansohluß sugeführter Schwellenwert

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wert ¥ * der Entscheidungssehaltung 16 beim Diskriminationsvorgang

β .. ■ -

unmittelbar augeleitet wird.

Ber Lernimpulsgenerator I4 vergleicht den heim Lernvorgang an dem Anschluß I7 erscheinenden letausgang mit dem an dem Ausgangsansohluß 101 des Speichers 10 erscheinenden Sollausgang und leitet den Gewiohtfaktor-Auswahlschaltungen 7, θ und 9 eine Anzahl Ton Lernimpulsen au, wobei deren Gewichtfaktoren nur dann verändert werden, wenn der Istausgang nicht mit dem Sollausgang übereinstimmt. An den Ausgangsaneohlüsien I4I, 142 und 143 (Figur 5) des Lernimpulsgenera tor» 14 erscheinen ein Steuersignal für ein Gewiohtfaktordekrement, ein Steuersignal für ein öewiehtfaktorinkrement beziehungsweise ein Lernimpulssignal.

Es soll nun der praktische Aufbau der Hauptkoaponenten der erfindungsgemtßen Lernaasohine in den Einzelheiten beschrieben werden, nämlich des Speichers 10, des AualÖseimpulsgenerators 12, des Lernimpulsgeneratorβ 14» der Summiersohaltung 15, der Entscheidungsschaltung 16, der Schwellenwert-Auswahlschaltung 18 und der Gewiohtfaktor-Auswahlschaltungen 7, 8 und 9.

Ber praktische Aufbau des Speichers 10 ist in Figur 3 dargestellt. Bie Funktion des Speichers 10 besteht darin, Standardschemata und für die Schemata erwünschte Ausgangssignale in der obenerwähnten Weise zu speiehern. Zum Speichern der Standardschemata und der für diese erwünschten Ausgänge wird ein Schalter Sl nach der Seite der Aneehlüsse a und b umgelegt, um au die Tore von Torateuerunfstransistoren fll, G2, S3 und G4 eine Spannung: von -E Volt anzulegen, so daß diese Transistoren in den Durchlaßzustand gebracht werden. Her Über den Anschluß 11 zugeführte Sollausgang wird durch den Transistor Gl in eine Speicheranordnung wie beispielsweise ein Schieberegister SBl eingesehrieben, während die von den bistabilen ICuI ti vibratoren 4, 5 und 6 zugeführten, das Standard schema bildenden Komponenten durch die Transistoren G2, G3 und G4 in Speicheranordnungen wie beispielsweise Schieberegister SR2, SR3 und SR4 eingeschrieben werden.

Zum Auslesen der in die Schieberegister SRI, SR2, SH3 SR4 eingesohriebenen Speicherinhalte wird der Schalter Sl nach der

Saite

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Seite der Kontakte c und d ungelegt, so daß die Schieberegister SRI, SR2, SR3 lind SR4 Jeweils mit dem betreffenden der Transistoren G5, G6, G7 und G8 in einen Ring geschaltet werden. Die Tore der Transistoren GrI, G2, G3 und 04 werden demgegenüber geerdet und dies« Transistoren werden gesperrt. Bie Speisherinhalte der Schieberegister SRI» SS2, SR3 und SR4 werden durch den aus dem Auslöseimpulsgenerator 12 zugeführten Impuls ausgespeichert und werden durch den betreffenden der Transistoren G5,,G6, G7 und 68 wieder in die Schieberegister SRI, SR2, SR3 und SR4 eingesehrieben. Biβ an den Anschlüssen 101» 102, 103 und 104 erscheinenden Ausgänge werden dem Lernimpulsgenerator 14 und der Schwellenwert-Auswahlschaltung 18 beziehungsweise den bistabilen Multivibratoren 4, 5 und 6 zugeführt.

Her praktische Aufbau des Anslöselmpulsgenarators 12 ist in Figur 4 gezeigt· Ein handausgelöstes Signal wird b©i Einschreibung des Standardscheaas in den Speicher 10 über den Anschlug Ij einem Impulsgenerator FuI zugeführt. Her Impulsgenerator PGl wird hierdurch zum Erzeugen von Zeitimpulsen erregt. Beim Lemvorgang wird der Ausgang des Lernimpulsgenerators I4 ^d®® Impulsgenerator PGl zugeführt, der daher Zeitimpulse erzeugt. Es ist ein bistabiler Multivibrator BSI vorgesehen, um die Betätigung des Lernimpulsgenerators 14 während der vorübergehenden Zeitspanne zu unterbrechen} in der das in dem Speicher 10 gespeicherte Standardschema ausgelesen wird. Genauer gesagt, durch den aus dem Impulsgenerator PGl zugeführten Impuls kehrt eich der Zustand des bistabilen Multivibrator« BSI um, so daß die Betätigung des Lernimpulsgenerators 14 unterbrochen wird, und der bistabile MuItivibrator BSI wird durch ein über eine Verzögerungeschaltung BEI und einen mono stabilen Multivibrator HSl zugeführtes Signal wieder in den Ausgangszustand gebracht.

Figur 5 zeigt den praktischen Aufbau des Leraimpulegeiierators 14» der dazu dient, den Gewiehtfaktor-Auswahlseh&ltungen 7, 8 und 9 Lemimpulee zuzuführen, wenn die in dem Speicher 10 gespeicherte Standard schemainf ο rotation im Zug© des Lernvorga&gs in Aufeinanderfolge aus dem Speicher 10 ausgelesen wird.

Bie Beziehungen, die zwischen eines Sollausgang tüs min

.Standardschema, einem Istausgang oder Ausgang der Iats@h©i<taag§§ehaltung 16, der Erforderlichkeit eines Lernvorgangs und der Erforder-

-liohk«lt -

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•lichkeit einer Gewichterhöhung oder -verringerung für den Fall der Notwendigkeit eines Lernvorgangs bestehen, sind übersichtlich in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1

Fall

II

III

Sollausgang Istausgang

LernVorgang

Gewi chterhöhung oder Verringerung

+1

nicht
erforderlich

0
+1

erforderlich

Verringerung

+1 0

erforderlich

Erhöhung

0 0

nicht erforderlich

In der Tabelle bezeichnet "+1" einen hohen Pegel von +5 Volt und "0" bezeichnet einen niederen Pegel von 0 Volt.

Nimmt man beispielsweise an, daß für ein Standard schema die Bedingungen der Fälle I oder IV erfüllt seien, so ist damit klar, daß eine Änderung der Gewichtfaktoren der Gewichtelemente in den Gewichtfaktor-Auswahl schaltungen 7> 8 UE-d 9 nicht erforderlich ist. Genauer gesagt, zu den Eingänger eines Und«.Tores Al gehören der Istausgang und der durch einen Inverter Il geleitete Sollausgang, während zu den Eingängen eines Nicht-Und-Tores IJAl der Sollausgang und der durch einen Inverter 12 geleitete Istausgang gehören. Somit hat eines der dem Und-Tor Al und dem Nicht-Und-Tor NAl zugeführten drei Eingangssignale den niederen Pegel und die beiden einem Nicht-Und-Tor NA2 zugeführten Eingangssignale bleiben auf dem hohen Pegel, was zur Folge hat, daß eine Betätigung eines bistabilen Multivibrators BS3 unterbleibt und kein Lernimpuls erzeugt wird. Im Fall II hat der Sollausgang den niederen Pegel und der Istausgang den hohen Pegel. Alle Eingangs signale des Und-To res Al haben also den hohen Pegel und ein bistabiler Multivibrator BS2, ein mono stabiler Multivibrator MS2 und das Nicht-Und-Tor ΝΔ2 werden betätigt. Wenn der mono stabile Multivibrator MS2 einen Impuls erzeugt, so erzeugt der bistabile Multivibrator BS3 eine Vielzahl von Impulsen, beispielsweise fünf Impulse, wobei deren Anzahl gleich der Zahl der Variationsstufen der Gewichtfaktoren ist, und den Gewichtfaktor-Auswahl schaltungen 7,8 und 9

werden

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werden also fünf Lernimpulse zugeführt. In diesem Fall erscheint an Jk dem AusgangsanSchluß I4I für das Dekrementsteuersignal ein Impuls negativer Spannung mit einer Impulsbreite, die den ersten von dem bistabilen Multivibrator BS3 abgegebenen Impuls einbegreift. Im Fall III hat der Sollausgang den hohen Pegel und der Istausgang hat den niederen Pegel. Demzufolge haben alle dem Nicht-Und-Tor NAl zugeführten Eingangs signale den hohen Pegel, so daß der bistabile Multivibrator BS3 und der mono stabile Multivibrator MS3 betätigt werden und den Gewichtfaktor-Auswahlschaltungen 7, 8 und 9 über den Anschluß I43 einen Lernimpuls zuführen. Inzwischen erscheint an dem Ausgangsanschluß I42 für das Inkrementsteuersignal eine negative Spannung von -10 Volt. Die Bezugszeichen Bl und B2 bezeichnen Pufferschaltungen. Stimmt der Istausgang im obigen Betätigungsablauf mit dem Sollausgang überein, so liefert ein Und-Tor A2 ein Signal zum Aussteuern des Auslöseimpulsgenerators 12 zum Wiederholen des gleiohen Betätigungsablaufs für das nächste Standardschema. Wird zwischen dem Istausgang und dem Sollausgang keine Übereinstimmung erreicht, so wiederholt sich der obenbeschriebene Betriebsablauf.

Figur 6 zeigt den praktischen Aufbau der Summierschaltung 15» der Entscheidungsschaltung l6 und der Schwellenwert-Auswahlschaltung 18. Zu der Summierschaltung I5 gehört ein Operationsverstärker OPl und diese Schaltung summiert die Ausgänge der Gewichtfaktor-Auswahlschaltungen 7,8 und 9. Die Schwellenwert-Auswahlschaltung 18 liefert einen Ausgang W_ft, welcher der Entscheldungsschaltung 16 als Schwellenwert zugeführt wird. Ein Operationsverstärker 0P2 in der Entscheidungsschaltung l6 liefert "+1" beziehungsweise "0", wenn der Ausgang der Summierschaltung 15 größer oder kleiner ist als der Schwellenwert W_n.

Während des Lernvorgangs leitet die Schwellenwert-Auswahlschaltung 18 der Entscheidungeschaltung 16 Schwellenwerte mit dazwischenliegender toter Zone zu, wohingegen sie beim Diekriminationsvorgang einen Schwellenwert ohne tote Zone liefert* Die Sohwellenwert-Auswahlschaltung 18 hat somit eine Funktion dahingehend, daß sie ihren Auegang in Abhängigkeit vom Sollausgang wählt. Wird der Schwellenwf) '^Auswahlschaltung 18 beispielsweise ein am Ausgangs- ' ·

Ji 101 des Speichers 10 erscheinender Sollausgang "+1" ssuge-

führt i

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führt, so liefert sie einen Ausgang +to, während sie beim Zuführen eines Sollausgangs "0" einen Ausgang -^liefert. Diese Ausgänge +to und -VO stellen die Schwellenwerte dar,die in der Entscneidungsschaltung 16 verarbeitet werden.

Bie Erforderliohkeit eines Lernvorgangs ergibt sich daher aus dem Verhältnis der Größe des Ausgangs

der Summierschaltung 15 zur Größe des dem Sollausgang "+1" oder "0" entsprechenden Schwellenwerts +A/oder -iy. In dem in Tabelle 1 aufgeführten Fall I kann ein Lernvorgang entfallen und eine Erhöhung oder Verringerung der Gewichtfaktoren der Gewichtf aktor-Auswahl schal tungen 7, 8 und 9 ist nicht erforderlich, aa der Ausgang der Entsoheidungsschaltung 16 mit dem Sollausgang übereinstimmt. Bies gilt auch für den Fall IV. Im Fall II ist der Ausgang der Entscheidungsschaltung 16 demgegenüber "+1", der Sollausgang hingegen "0". In diesem Fall besteht zwischen dem Ausgang der Summierschaltung 15 und dem Schwellenwert -U) die folgende Beziehung*

Tatsächlich sollte jedoch zwischen dem Ausgang der Summiersohaltung 15 und dem Schwellenwert -AJ die folgende Beziehung bestehens

Die Gewichtfaktoren W₇, W₀ und W_n der betreffenden Gewichtelemente in den Gewicntfaktor-Auswahlschaltungen 7> 8 und 9 müssen alao verkleinert werden, um den Ausgang der Summiersohaltung 15 zu verringern, wenn der obigen Bedingung Genüge getan werden soll. Im Fall III iet die Situation umgekehrt. Das heißt also, die Gewichtf aktor en W₇ , Wq und W_n müssen vergrößert werden, und der Lernvorgang ist beendet« wenn der Ausgang der Summierachaltung I5 den Schwellenwert +«wüberschreitet. Im Zuge dieser Lernvorgänge g©ht der Fall II in dan Fall IV über, der Fall III dagegen in den Fall I.

Ba der flöllauegaag beim Lernvo-rgang der Sohwellenwert» Auifwahlschaltung 18 zugeführt wird, um in der beschriebenen "Weise

■-.-"". den

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- ίο -

den entsprechenden Schwellenwert festzulegen, besteht zwischen den Schwellenwerten -h^Jund -lOf die den Sollausgängen "+1" und "0" entsprechen, eine tote Zone, wie dies in Figur 7a gezeigt ist. Hie Ent soheidungsschaltung 16 hat also die Funktion eines eins-aus-drei-Entscheidungselements. In den Figuren 7^a und 7*> stellt die Horizontalachse den Ausgang

der Summierschaltung 15 dar, während die Yertikalachse den Ausgang der Entscheidungsschaltung 16 darstellt.

Es sei nun wieder auf figur 6 Bezug genommen. Ein Schalter W S3 in der Schwellenwert-Auswahl schal tung 18 ist beim Lernvorgang

nach der Seite des Kontakts a umgelegt und beim MskriminationsVorgang naoh der Seite des Kontakts b. Ist der Schalter S3 nach der Seite des Kontakts a umgelegt und ist daher ein Operationsverstärker 0P3 ΛΑ die Entseheidungsschaltung ΐβ angegehaltet, so entspricht der von der Schwellenwert-Auswehlschaltung 18 d©r Entsöheidungssohaltung l6 zugeführte Schwellenrost U_ &©s in &©m Sp@i©her 10 gespeicherten Sollausgang "+1" oder ¹³O⁰S w&& ist der Schalter S3 demgegenüber nach der Seite des Kontakts b uogslGgffe, go ist der von &®% Schuellsawert-Auswahlsohaltung 18 der E&^cohei&uagssQhaltung 16 sugoführte lenwert IL dem Schwell0&ΐ705?ΐ \7_A ⁸ preportionel. Xm S¹SlI d nationsvorgaxigs trirkt die ißtaQlioidiingsssbiSltuag· 16 als ^ les eins~au8-zwei»SiatE@Iiedfi"a.iago0iGscat_> da nur ©is SetaeII©nwart vor

handen ist, wie dies etio Bägiis ffe m ersshea Isst«.

!Figur 8 aeigt dea praktie©hon Aufbau der das einbegreif enden Gewieh.tf&ktor-Äusualilsehaltuag 7° ®i© andoren Gewichtfaktor-AusrahlsehaltaigGä 8 ν,ηά 9 halxan d©a glaieiioa wie die Auswahl schaltung 7° Sor- ßauishtfak-ijor des 6ei7i@ht©l©ia©ats ist über fünf Stufen veraaaoslieh, aämlioh Λ-2 ToIt₅ +1 YoIt₉ ϋ Volt, -1 Volt und »2 ToIt.. · "

Fünf bistabile MiilM^lbsGtoKiM BS4»-BS5-, BS6, BS? uad 188 dienen saim Auswählen des Gouiehtfoktoso und die Ausgang©, d.©^¹ feaclan. liictafeilsn Multivibsatesoa oiad füs? 'de-a·. BuEOhlaS~ mad-g ziustand von fünf !PorsteueayuagBtyaasiBt^s¹Qn- $9, GlO₉" GUs -@l-2"tiaö. S13

BAD ORIGINAL

- li -

bestimmend. Genauer gesagt, liefert einer der bistabilen MuItivibratoren BS4, BS5, BS6, BS7 und BS8 einen Ausgang "I" mit einem Pegel von -10 Volt (es kommt hier die negative Logik in Anwendung), so erscheint die an der Abflußelektrode des mit dem Ausgang dieses bistabilen Multivibrators verbundenen Transistors anliegende Spannung an seiner Quellenelektrode.Nimmt man an, daß das Eingangssignal von dem bistabilen Multivibrator 4 augeführt wird, wodurch das Potential der Torelektrode eines Transistors G17 auf einen Wert von 0 Volt gebracht wird, so wird dieser Transistor G17 gesperrt und die an der Quellenelektrode des bestimmten Transistors erscheinende Spannung wird der Summierschaltung 15 als Gewicht zugeführt. Da zwei oder mehr Ausgänge der bistabilen MuItivibratoren BS4» BS5» BS6, BS7 und BS8 nicht gleichzeitig den Wert "1" annehmen können, kann als Gewicht nur eine der fünf Spannungen erscheinen, welche die einzelnen Gewichte darstellen. Die Torsteuerungstransistoren GI4» G15 und G16 sind gesperrt, wenn ihre Torspanriung 0 Volt beträgt. Nur wenn sich diese drei Transistoren GI4, Gl5 und GI6 sämtlich im Sperrzustand befinden, werden die Lernimpulse von dem Anschluß 143 ötss Lernimpulsgenerators 14 über einen Punkt A den bistabilen Multivibratoren BS4, BS5, BS6, BS7 und BS8 zum Verschieben >a£«führt. Sobald der erste dieser fünf Lernimpulse von dem Anschluß I43 des Ler^impulsgeneratorss I4 eingeht, wird von dem Anschluß I4I des Lernimpulsgenerators 14 ein Dekrementsteuersignal von negativer Spannung zugeführt. Am Tor des Transistors G16 erscheint daher ein negatives Potential, sofern einer der bistabilen MuI ti vibratoren BS4, BS5, BS6, BS7 und BS8 den Wert ¹¹I" liefert. Infolgedessen leitet der Transistor GI6 und schließt den Punkt A gegen Erde kurz, so daß der erste der fünf Lernimpulseden bistabilen Multivibratoren BS4, BS5, BS6, BS7 und BS8 nicht zugeführt werden kann. Ein Dekrententsteuersignal von 0 Volt wird zugeführt, sobald der zweite der fünf Lernimpulse erscheint, und der Transistor GI6 wird dadurch gesperrt, so daß die übrigen fünf Lernimpulse den bistabilen MuItivibratoren BS4» BS5, BS6, BS7 und BS8 zugeführt werden. Der Ausgang "I" der bistabilen MuItivibratoren BS4, BS5, BS6, BS7 und BS8 verschiebt sich daher zur niederen Stelle hin und hierauf folgt eine Herabsetzung des Gewichtpegels um ein· Stufe. Liefert der bistabile Multivibrator BS4 den Wert "1", so ist der Transistor

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Öl6 gesperrt, da an seinem Tor «ine Spannung ron 0 Volt anliegt, und all· fünf Lernimpulse passieren den Punkt A und Yerschiaben di· Stellung der "1", bis diese wieder zu dem bistabilen Multivibrator BS4 zurückkehrt, so daß im wesentlichen keine Verschiebung erfolgt. In ähnlicher Weist erscheint ein Inkreaantateuaraigntl τβ» Mfitii« Spannung, sobali die Leraimpulse tor den Aneohlufi 143 *·■ Lernieptile- ««••ratara U amftfiaVt ttitfa·. «M dt #·* friAiAfffef 4Uft *ift*trV ist, sofern nicht der bistabile Multivibrator IgS da* Wert "1" liefert, erfolgt in An sprach «a auf ti« larnlBfulaa «la· Ttriamiabung des Ausganges "1" zur höheren Stelle hin.

Es soll nun die letätlgungsweise der LermaaeeDiBc Bit des

obigen Aufbau beschrieben werden, tine Über die Anschlüsse 1, 2 und 3 zugeführte ÜngabeschcBainforBation wird in dan bistabilen liultivleraioree 4, 5 und 6 gespeichert «ad fleiehatiiif Ib 4cm Bpeiehcr 10 eiage schrie »ca. Aush dta lsllaua<fti<« fir alt Uttg«fe«aafeeaeta werden über den Anschluß 11 in das Speicher 10 eiBgeechrieban. Öicscr Vorgang wiederholt sioh für Standardeingab·schemata, die den obigen Eingabesoheaata folfan« so dai dia Information atatliehar Standardsofiosiata in das Spaiah«r XO gespeichert wird, fall mt aar Baal· dieser InforBatlen ein BjateeatlaeAcr LerATere«M «ftett·«· W die Bollauagabebedingung au erhalt ca, ac wird der Sohalter Sl la figur J uagesohaltet, so daß die Transistoren 05, 06» 07 und 08 in den DttrohlaJaeetand gebracht uad die Tran eis to rea ti, β2» f3 «ad 14 gesperrt werden. Bei jedes Zuführen des Zei timpul se β tui d«i Aus-16seiBf«lagen»rator 12 tu dem Speicher 10 wird da« iarmlm]mlB4«R«*fttor 14 und den bistabilen Multiribratoren 4, 5 und 6 über di· betreffenden der AuegangsanSchlüsse 101, 102, 103 und 104 itapeicli·**· Xa* fοraation aus den Speioher 10 zugeführt. Die den bistabilen MuItiTibratoren 4, 5 und 6 zugeführte Infomation wird duroh die Oewichtfaktor-Auswahlschaltungen 7, 8 und 9 gewichtet oder bewertet und durch die Summierschaltung 15 gegeben, um der Entscheidungsschaltung

16 zugeleitet zu werden, in der die Summe mit dea Sohwellenwert W verglichen wird, und das Resultat erscheint an dem Ausgang8anechluB

17 ale ein Ausgang "+1" oder "0^M. Bei diesem Vorgang ist der Schalter S3 in der Schwellenwert-Auswahlschaltung 18 zur Herstellung einer Verbindung mit dem Ausgangsanschluß 101 dee Speiohers 10 umgelegt, so daß der Schwellenwert W„ dem Wert "+I" oder "0" entspricht.

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Die Entsoheidungeechaltung 16 hat damit also für die Schwellenwerte ■it einer dazwischenliegenden toten Zone eine Wirkweise ähnlich der Funktion eines •ins-aue-drei-Eatsoheiduhgselements, und ihr Auggang wird im Vergleich zur Klassifizierung durch «in eins-aus-zwei-Entscheidungselement einer strengen Klaasifiaierung unterworfen. Der Ietausgang und der Se11 ausgang werden in dem Lerniapulsgenerator 14 miteinander verglichen. Stimmt der Istauegang nicht mit dem Sollausgang üb er ein, so werden den Gewiohtfaktor-Auswahlschaltungen 7, 8 und 9 die Lernimpulse und: Steuersignale zugeführt« um Übereinstimmung hervorzubringen, so daß der Lernvorgang nach Art eines Fehlerkorrekturverfahrene ablaufen kann. Ergibt sioh im Zuge dee Lern vorgänge eine Obereinstimmung des Istausgangs mit dem Sollausgang, so wird der Auslöseimpulsgenerator 12 im Sinne einer neuen Inforaationsentnahme aus de« Speicher 10 durch den Zeitimpuls betätigt und te erfolft ein ähnlicher Betätigungsablauf. Bei der Wiederholung dieses Ablaufs stimmt schließlich der Istausgang stets mit dem Sollausgang überein, womit der Lernvorgang beendet ist. Bei der Diskrimination tin·· Bingabe Schemas naoh.erfolgtem Lernvorgang ist der 3ohalter SJ in der Schwellenwert-Auswahlschaltung 18 naoh jener Seite umgelegt, die den Schwellenwert W ' liefert, so daß die Entscheidung*schaltung 1$ al· konventionelles eine-aus-zwei-Eatseheid'ungseleaent wirkt.

^ ^au

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Claims

- 14 - ~

Pa tea tans ρ rüche; ' "

Lernmaschint, gekennzeichnet durch einen Speicher (lo) zum Speichern einer Vielzahl von Standardschemainformationen, eine Vielzahl von mit entsprechenden Gewicht auswahl schaltungen (7> 8., 9) verbundenen Gewichtelementen zum Einführen eines veränderlichen Gewichtfaktors, eine Auswahlvorrichtung zum Auswählen des Bp ©i eher ausgangs und der einen Diekriminationsvorgang zu unterwerfenden Eingabeschemainfοrmation, eine Entscheidungeschaltung (16) zum Erzeugen eines der relativen Größe der Summe der Ausgänge der Gewichtelesente und eines von einer Schwellenwert-Auswahlschaltung (18) zugeführten Ausgangs ent« sprechenden Ausgangs und einen Leraimpulsgenerator (I4) zum Zuführen " von Lernimpulaen zu den Gewichtauswahlschaltungen (7t 8, 9) zum Verändern der Gewichtfaktoren der öewichteleaente bei lichttibereinstimaung det Ausgangs der Entaoheidungseohaltung (16) mit einem Sollausgang und zum Betätigen des Speichere (10) -νΛά zum Ableiten der nächsten Standardschemainf0rmation bei Übereinstimmung des Ausgangs der EntscheidungsBchaltung (l6) mit dem Sollauagang, wobei die Standardschemainformation zur Biskrimination der Kingabeschemainformation suktettive erlernbar ist*

2« Lernmaschine naoh Anspruch 1, dadurch gekenneeichnet, daß der Speicher (lO) eint Vielzahl von Schieberegi»tern (SBl» SH2, SSJ, SE4) aufweist, ferner jeweils zwischen den Eingangs- und_: den Auagajigsansohluö der Schieberegister (SHl, SR2, BlJ, BI4) gelegte erste Tor-P steuerungseinrichtungen (G5, Go, G?, 06)» jeweils zwischen Signal-

eingangssnSchlüsse und die Eingangeaneehlü»ee der Schieberegister (SBl, SH2, SRJi 8R4) gelegte zweite Itorsteuerungseinrlchtungen (Gl, G2, G3, 04) und eint gameinaamβ, zum selektiven Herstellen einer leitenden Verbindung betätigbare Vorrichtung (si) zum Hervorbringen eines leitenden ZuBtandes der aus den ersten Torsteuerunggelnrioh» tunfen (05, G6_t G7, G8) eder den zweiten Torsteuerungseinrichtungen (Gl, 021 OJ, 04) bestehenden Gruppe von Tortttuerungseinriohtungen : bti gleiohaeitifea Sperren der jeweils anderen Gruppe, wobei zum ;

sukxettiven linsohreiben der über die Signaleinfangeaaschlüss« in den Schieberegistern (SRI, SR2, SR5, SR4) sugeführitn Standardeehemainformation die ersten Torateuerungeeinrichtungen (G5, Go , 07, Gd) durch die zum selektiven Herstellen einer leitenden Verbindung betä·

tigbare ·

10 0 3 0 9/ I 8 2 7 . ORIGiWAL IMSPECTED '

tigbare Vorrichtung (Si) tperrbar und dl· «weiten Toreteuerungseinrichtungen (Gl, G2, G3, G4) in einen leitenden Zustand bringbar sind, während nach der Beendigung des Einschreibenβ die zweiten Torsteuerungseinriohtunfen (öl, 02, QJ, G4) sub sukzeeeiTen Zuführen der in den Schieberegister* (SEI, SR2, SR3, 8I4) gespeicherten Standard eoheaainforaation «u den Gewichtelementen durch die zu» selek-Uv«· IiriliUn lil» lHtiMM T«rfei**ttnf betttifitrt Terrttbt**# (81) sperrbar und dl· eroten Jbreteuerunggeinriehtunfen (ö$, 06, 07, G·) in eine» Ieitea4ca »aeteaA »rinfbar »lad, wobei «ieae Iaf*re»- tion gleioheeitif daroh die ersten foreteuerungeeinriehtungen (95» G6, 07, 06) Birkulierbar igt.

3. Lernmatohine nach ineprueh 1, dadurch gekenneeichnet, dal jede der Gewiohtauiwahleehaltungen (7, 8, 9) eine Vielsahl Ton in laekade ftMkftltttfft UitaWltt M*l«.Ti»ratoreÄ (If4. tS5. Mi, 1ITt auf «ei it, ferner tritt Toreteuexvnfieiuriohtujafeii (014 t Gl 5, tmr Verttttttrmae At* AKvftKga Aec temisv«lc#««ier«ters (14) w»A ni Znftthrtm eine· Steueriapul··· au dta biatatilex Multiribratoren (BS4, 185f Bl6_t Iff?, IN) maA eine Tltlatkl re» «««itta Mreteveranfteinriehtunfen (09, 010, all, 012, 015), Atat« fttr dit OewiehtfeJttert· rtfvtetatftU«·· »attTeekledlieh· %«uiui|«i ««ΜΜΑμ ·±β4, wobei dureh den iuafasf der in laekade geschaltetes bistabilen Multivibrator en (B S4, 185, BS6, 187, BS8) eiae der «weiten To ret euerußgeeinrichtungea (09, 010, 811, 01t, 013) Auswählbar iet.

4· Lerniaschine nach inspruoh 1, dadurch gekennseichnet, dal jedes der Gewicht element β tiat VertttatnmgMlmri ehtung (017) aufweist, die i« Anepreohen auf die Ton des Speicher (10) zugeführte Standard-••heaainforeatioÄ oder a»f iie «xtem «ugeftthrte, eixeai BiskriftinationsTorgang zu unterwerfende ÜKgabesoheaainforBation zu» Steuern de· Durohgang· der für den Oewiefctfaktor reprtsentatiTen, Ton der Gewicht auswahlschaltung (7, ·» 9) abgegebenen Spannung betl tigbar ist.

5. Lernmaschine nach inspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lernimpulsgenerator (14) zwei inTeree loinzidenzechaltungen (il, Ali 12, NaI) aufweist, denen der luegang der Entscheidungeschaltung (16) und der Sollausgang als Eingänge zuführbar sind , ferner eine mit der ßinen der irivernen Koinzidenz sch al tun gen verbundene erste Impuls-

erzeugungseinrichtung

BADOBIGINAt 109808/1827 '

erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Impulsen in einer Anzahl gleich der Zahl der Gewichtfaktoren, eine mit der ersten Impulserzeugungseinrichtung verbunden· Steuersignaleinrichtung zum Steuern des Gewichtfaktordekrements, eine Steuersignaleinrichtung zum . Steuern des Gewichtfaktorinkremerits, welcher d«r Ausgang der anderen der inversen Koinzidenzschaltungen und der Ausgang der ersten Inpuls*rxeugungs»inriohtunf «uführbar eind, und «in« iw«ite Impul·- erzeugungseinrichtung, der sum Ermitteln der logi««h«n Summe der Eingang· und damit sub Erzeugen «in·· Lcrnimpul··· der Ausgang der anderen der inversen Koinzidenzschaltungen und der Ausgang der ersten Impulserzeugungseinrichtung zuführbar sind, wobei die zweite ^ iBpulserzeugungseinrichtung beim Feststellen der Koinzidenz zwischen

dtn beiden den inversen Koinzidenzschaltungen zugeführten Eingängen sum Verschieben der in den Speicher (1O) gespeicherten Standardsohemainf oma tion betätigbar ist.

6. Lernmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenwert-Auswahl schaltung (18) eine Wähleinrichtung (Sj) zur Vornahme einer Auswahl zwischen einen Sollausgang und einem Schwellenwert aufweist, wobei der Sollausgang beim Lernrorgang wählbar und als Schwellenwert abgebbar ist.

7* Lernmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

Schwellenwert-Auswahlschaltung (18) eine Einrichtung (S3) zur Vornahme einer Auswahl zwischen einer Anordnung (OP3) zum Erzeugen ei-■^ nes für einen Sollausgang repräsentativen Schwellenwerts und einer

Anordnung zum Erzeugen eines einzigen Schwellenwerts sowie zum Zuführen des Ausgangs der gewählten Anordnung zu der Entscheidungeschaltung (16) aufweist.

8. Lernmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Au βίο seimpul egenera tor (12) eine Impulserzeugungseinriohtung (PGl) zum Erzeugen eines Impulses im Ansprechen auf einen von dem Lernimpulsgenerator (14) zugeführten Ausgangsimpuls und eine im Ansprechen auf den Ausgang der Impulserzeugungseinrichtung (PGl) zum Unterbrechen der Betätigung des Lernimpulsgenerators (I4) für eine vorbestimmte Zeitspanne betätigbare Anordnung (BSl) aufweist.

109808/1827 BAD ORIGINAL