DE69410733T2

DE69410733T2 - Neuronaler Zellularautomat und darauf basierter Optimierer

Info

Publication number: DE69410733T2
Application number: DE69410733T
Authority: DE
Inventors: Hugo C/O Atr Human Information Seika-Cho Soraku-Gun Kyoto De Garis; Hitoshi C/O Atr Human Information Seika-Cho Soraku-Gun Kyoto Hemmi
Original assignee: ATR Human Information Processing Research Laboratories Co Inc
Current assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date: 1993-10-06
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 1998-12-10
Anticipated expiration: 2014-09-21
Also published as: EP0649099B1; JP2684003B2; EP0649099A1; JPH07105164A; CA2133490C; CA2133490A1; US5826248A; DE69410733D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen neuronalen Zellularautomaten und einen diesen benutzenden Optimierer. Genauer, sie bezieht sich auf einen neuronalen Zellularautomaten, der durch einfach erzeugte wiederholende Struktur gebildet ist, die flexibel die Zahl von Neuronen, das Vorhandensein/die Abwesenheit der Verbindungen zwischen den Neuronen und die Verbindungsgewichte als Reaktion auf Probleme ändern kann, und einen denselben benutzenden Optimierer.

Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik.

Die Technik der Informationsverarbeitung, die ein künstliches neuronales Netzwerk verwendet, ist in den letzten Jahren entwickelt worden. Das künstliche neuronale Netzwerk (hier im folgenden einfach als neuronales Netzwerk bezeichnet) wird durch Verbinden einer Zahl von Neuronen, die Einheiten zum Ausführen einfacher und gleichförmiger Informationsverarbeitung sind, bei der Simulation eines zerebralen neuronalen Netzwerkes gebildet. Figuren 16 und 17 stellen hierarchische und verbindende neuronale Netzwerke dar, die Beispiele entsprechender herkömmlicher neuronaler Netzwerke sind.
Das in Figur 16 gezeigte hierarchische neuronale Netzwerk enthält eine erste Schicht 31, eine zweite Schicht 33 und eine dritte Schicht 35, die Neuronen 32a, 32b und 32c, Neuronen 34a bis 34h bzw. ein Neuron 36 enthalten. Jedes der in der ersten Schicht 31 vorgesehenen Neuronen 32a, 32b und 32c ist mit einem der entsprechenden in der zweiten Schicht 33 vorgesehenen Neuronen 34a bis 34h verbunden. Jedes der in der zweiten Schicht 33 vorgesehenen Neuronen 34a bis 34h ist mit demym der dritten Schicht 35 vorgesehenen Neuron 36 verbunden.
Es wird Bezug genommen auf Figur 16, Bezugszeichen 37 bezeichnet Verbindungen zunehmender Ausgaben, wenn die eingegebenen Signale groß sind, Bezugszeichen 38 bezeichnet Verbindungen unterdrückender Ausgaben, wenn die eingegebenen Signale groß sind, und Symbole w&sub1;' bis w&sub9;' bezeichnen Verbindungsgewichte zwischen den in der zweiten Schicht 33 vorgesehenen Neuronen 34a bis 34h und dem in der dritten Schicht 35 vorgesehenen Neuron 36.
Aufgrund der oben erwähnten Struktur werden entsprechende Signale x&sub1;, x&sub2; und xn, die in den Neuronen 32a, 32b und 32c der ersten Schicht 31 empfangen werden, in das Neuron 36 der dritten Schicht 35 durch die Neuronen 34a bis 34h der zweiten Schicht 33 eingegeben, so daß sie in ein Signal y umgewandelt werden und von dem Neuron 36 ausgegeben werden. Das in Figur 16 gezeigte hierarchische neuronale Netzwerk wird als ein lernender Mechanismus mit Übungen zum Beispiel verwendet.
Andererseits ist das in Figur 17 gezeigte verbindende neuronale Netzwerk durch verbindende Neuronen 40a, 40b und 4º0 gebildet, die entsprechende Funktionen f&sub1;, f&sub2;, ... fn aufweisen. Diese Verbindung ist so gemacht, daß eine Ausgabe des Neurons 40a mit der Funktion fl in ein entsprechendes der Neuronen einschließlich des Neurons 40a selbst zum Beispiel eingegeben werden. Die Funktionen f&sub1;, f&sub2;&sub1; ... fn werden zum Beispiel wie folgt ausgedrückt:
f&sub1; = c&sub1;&sub1;x&sub1; + c&sub1;&sub2;x&sub2; + ... c1nxn
f&sub2; = c&sub2;&sub1;x&sub1; + c&sub2;&sub2;x&sub2; + ... c2nxn
fn = cn1x&sub1; + cn2x2 + ...cnnxn
wobei c&sub1;&sub1; usw. Parameter darstellen.
Aufgrund der oben erwähnten Struktur werden Signale x&sub1;, x&sub2; und xn, die in die entsprechenden Neuronen eingegeben werden, durch die in den entsprechenden Neuronen vorgesehenen Funktionen bearbeitet und ausgegeben, so daß die Ausgaben in die Neuronen einschließlich der ursprünglichen Neuronen selbst eingegeben werden. Das in Figur 17 gezeigte verbindende neuronale Netzwerk wird zum Beispiel als ein assoziativer Speichermechanismus verwendet.
In einem tatsächlichen zerebralen neuronalen Netzwerk sind Axone entsprechender Neuronen zum Erzeugen von Synapsen entwikkelt, die mit anderen Neuronen zum Übertragen von Signalen oder Andern von Verbindungsstärken an den Synapsen zum Lernen oder Speichern von Information entwickelt. Jedes der in Figuren 16 und 17 gezeigten neuronalen Netzwerke simuliert diese Tätigkeit, und es ist notwendig, die Erzeugung/Löschung von Verbindungen zwischen den Neuronen oder Gewichte der Verbindungen zum Lernen oder Speichern von Information einzustellen. Konkreter gesagt ist es notwendig, ausreichende Zahlen von Neuronen, Mechanismen zum Einstellen des Vorhandenseins/der Abwesenheit von Verbindungen zwischen neuronalen Paaren und jene zum Einstellen von Verbindungsgewichten, die nötig sind zum Verwenden als Lern- oder Speichereinheiten, vorzusehen. Daher werden Neuronen zuerst als Komponenten gebildet, und dann wird eins der folgenden Verfahren verwendet.
Bei einem ersten Verfahren werden neuronale Paare miteinander durch Schaltnetzwerke verbunden, die als Mechanismen zum Einstellen des Vorhandenseins/der Abwesenheit von Verbindungen dienen, wobei keine Verwendung von Einstelimechanismen für Verbindungsgewichte gemacht wird. Bei einem zweiten Verfahren werden Tabellennachschlagmechanismen unter Benutzung von RAMs (Direktzugriffsspeicher) als Einstellmechanismen für Verbindungsgewichte verwendet. Bei diesem Verfahren ist es auch möglich, das Vorhandensein/die Abwesenheit von Verbindungen einzustellen, da ein Effekt, der jenem in einem Fall der Verbindung keiner Neuronen miteinander äquivalent ist, erhalten wird, wenn die Verbindungsgewichte zwischen Neuronen zum Beispiel auf Null gesetzt werden.
In einem Gebiet, das eine derartige Flexibilität verlangt, daß ein neuronales Netzwerk seinen Wert beweisen kann, ist es jedoch schwierig, die Grade der Vorbereitung der oben erwähnten ausreichenden Zahlen von Neuronen, der Mechanismen zum Einstellen des Vorhandenseins/der Abwesenheit von Verbindungen zwischen neuronalen Paaren von jenen zum Einstellen der Verbindungsgewichte vorherzusehen. Daher kann das neuronale Netzwerk möglicherweise mit vollständiger Flexibilität von dem ersten versehen werden, während es notwendig ist, die Mechanismen zum Einstellen des Vorhandenseins/der Abwesenheit der Verbindungen zwischen den neuronalen Paaren und jenen zum Einstellen der Verbindungsgewichte zwischen allen Neuronen in diesem Fall vorzusehen.
Konkreter gesagt, das bedeutet, daß die Skala der Schaltnetzwerke, die als Einstellmechanismen für das Vorhandensein/die Abwesenheit von Verbindungen verwendet werden, in der Größenordnung von n² ist, während RAMs von Tabellennachschaumechanismen, die als Einstellmechanismen für Verbindungsgewichte verwendet werden, 2n in der Größe für jedes Neuron sind, wobei angenommen ist, daß n die Zahl von Neuronen darstellt. In diesem Fall nimmt das neuronale Netzwerk explosionsartig in der Skala mit zunehmender Neuronenzahl n zu, und daher ist es unausweichlich notwendig, die Zahl von Verbindungen zwischen den Neuronen zu begrenzen. Somit ist es schwierig, ausreichende Flexibilität sicherzustellen.
Aus PROCEEDINGS OF THE WINTER SIMULATION CONFERENCE, ACM, 14. Januar 1994, WASHINGTON, USA; Seiten 449-459; WAINRIGHT "LIFE is universal" - die die Grundlage für den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet, ist ein zellularer Automat bekannt, der mit einer Mehrzahl von Zellen versehen ist. Jede Zelle ist mit ihren acht benachbarten Zellen verbunden. Der Zustand der Zellen, die zwei verschiedene Pegel annehmen können, wird durch die acht benachbarten Zellen gemäß eines Regelsatzes beeinflußt. Gefüllte Zellen können geleert werden und leere Zellen können gefüllt werden, so daß es aussieht, als ob sich Muster bewegen.
Aus EUROPEAN CONFERENCE ON ARTIFICIAL LIFE ECAL 93, Band 1, 24. Mai 1993, BRÜSSEL, BELGIEN, Seiten 274-284; DE GARIS "Evolving a replicator: the genetic programming of self reproduction in cellular automata" ist die Entwicklung von zellularen Automatreplikatoren unter Benutzung genetischer Programmierung bekannt. Auch in diesem Fall hängt der nächste Zustand einer Zelle von ihrem gegenwärtigen Zustand und den gegenwärtigen Zuständen ihrer Nachbarzellen ab.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zellularautomaten, der ein Element zum Bilden eines flexiblen neuronalen Netzwerkes ist, das automatisch eine Struktur gewinnen/bilden kann, und einen inneren Betrieb eines neuronalen Netzwerkes zum Implementieren gelieferter Aufgaben oder gewünschter Funktionen und einen Optimierer, der denselben verwendet, vorzusehen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Zellularautomaten mit den Merkmalen, wie sie in Anspruch 1 angegeben sind, und einen Optimierer mit den Merkmalen, wie sie in Anspruch 5 angegeben sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der bevorzugteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, Verbindungen zwischen Neuronen ähnlich zu jenen bei der Entwicklung eines tatsächlichen zellebralen neuronalen Netzwerkes zu entwickeln als auch die Neuronen zu Positionen zum Bilden von Synapsen durch die weitere Schaltung, die Halteschaltung und die Stoppschaltung zu ändern.
Gemäß einer weiteren bevorzugteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Zustandsableitmittel eine Ausbreitungsschaltung zum Hinzufügen neuer Signale zu den Zellen in den Signalausbreitungswegen, wie sie gebildet sind, wodurch sich die Signalörter der Zustandsausbreitungssignale ausbreiten, und eine Änderungsschaltung zum Andern anderer Zustandsausbreitungssignale durch Köpfe jener der Zustandsausbreitungssignale, die durch die Ausbreitungsschaltung in den Betriebsteilen, wie sie gebildet sind, ausgebreitet werden.
Gemäß der weiteren bevorzugteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, leicht die Verbindungsgewichte zwischen den Neuronen durch die Ausbreitungsschaltung und die Änderungsschaltung zu ändern.
Die vorangehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn in sie in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein schematische Blockschaltbild, das einen Optimierer zeigt, der neuronale Zellularautomaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
Figuren 2A und 2B stellen das Prinzip der Zustandsableitung in jeder Zelle der in Figur 1 gezeigten neuronalen Zellularautomaten dar;
Figur 3 ist ein Bild zum Darstellen eines neuronalen Entwicklungsverfahrens;
Figuren 4A bis 4D stellen Tätigkeiten des Weiterrückmittels dar;
Figuren 5A bis 5E stellen Tätigkeiten des Haltemittels zum Halten von Zellen dar;
Figur 6 ist ein Bild zum Erläutern einer Synapsenstruktur;
Figuren 7A bis 7D sind Bilder zum Darstellen eines Verfahrens des Wachsens einer Zelle;
Figuren 8A bis 8E sind Bilder zum Darstellen eines Verfahrens zum Weiterrücken einer Zelle in einer nach links abgelenkten Weise;
Figuren 9A bis 9E sind Bilder zum Darstellen eines Verfahrens zum Weiterrücken einer Zelle in einer vertikal verzweigten Wei-
Figuren 10A bis 10E sind Bilder zum Darstellen eines Verfahrens eines Verzweigens einer Zelle nach oben und nach rechts;
Figuren 11A bis 11C sind Bilder zum Darstellen eines Verfahrens zum Stoppen einer Kopfzelle, die einen anderen Signalausbreitungsweg trifft;
Figur 12 ist ein Bild, das einen Zustand eines neuronalen Zellularautomaten einer Entwicklungsstufe zeigt, der während einer konstanten Periode angetrieben wird;
Figuren 13A bis 13D sind Bilder zum Darstellen eines Betriebes eines Änderungsmittels;
Figur 14 ist ein Flußdiagramm zum Darstellen eines Betriebes eines genetischen Algorhithmus in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 15 ist ein schematisches Blockschaltbild, das einen Optimierer zeigt, der neuronale Zellularautomaten gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
Figur 16 stellt ein konkretes Beispiel eines herkömmlichen hierarchischen neuronalen Netzwerkes dar; und
Figur 17 stellt ein konkretes Beispiel eines herkömmlichen verbindenden neuronalen Netzwerkes dar.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Figur 1 ist ein schematisches Blockschaltbild, das einen Optimierer zeigt, der neuronale Zellularautomaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet, und Figuren 2A und 2B zeigen das Prinzip der Zustandsableitung in jeder Zelle der in Figur 1 gezeigten neuronalen Zellularautomaten. Insbesondere stellt Figur 2A das Prinzip einer allgemeinen Zustandsableitung dar, und Figur 2B stellt das Prinzip der konkreten Zustandsableitung dar. Figur 3 ist ein Bild zum Darstellen eines neuronalen Entwicklungszustandes.
Es wird Bezug genommen auf Figur 1, ein Zellularautomatenteil (hier im folgenden als "CA-Teil" bezeichnet) 1 ist durch eine Mehrzahl von z.B. drei Zellularautomaten 2a, 2b und 2c gebildet. Entsprechende Zellen 3 der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c sind so miteinander verbunden, daß sie Zustände von Zellen nahe bei als Eingangssignale empfangen. Wie in Figur 2A gezeigt ist, kann daher eine als Mitte bezeichnete Zelle ihren nächsten Zustand aus ihrem gegenwärtigen Zustand und von den Zuständen von Umfangszellen ableiten, die als oben, links, rechts und Boden bezeichnet sind. In konkreten Ausdrücken, eine Regel ist so vorgesehen, daß ein nächster Zustand 4 der Zelle mittig aus ihrem gegenwärtigen Zutand 9 und aus Zuständen 18, 16, 11 und 5 der Zellen oben, recht, Boden und links abgeleitet werden kann, wie in Figur 2B gezeigt ist. Die entsprechenden Zellen 3 sind mit Zustandsableitmitteln der Wachstumsperiode 4 zum Wachsen der Zellen 3 durch solch ein Zustandsableitprinzip versehen, wodurch die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c wachsen. Die entsprechenden Zellen 3 sind auch mit Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 zum Stabilisieren der Zellularautomaten 2a, 2b, nachdem die Zutandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 während einer konstanten Periode zum Wachsenlassen der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c in einem gewissen Maß tätig ist, versehen.
Ein Eingabe/Ausgabeteil 6 ist ausgelegt zum Eingeben eines Signales 7, das ein Zielproblem anzeigt, in entsprechende Zellularautomaten 2a, 2b und 2c, die in bestimmte Zustände durch das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 und das Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 gebracht sind. Zu diesem Zweck empfängt der Eingabe/Ausgabeteil 6 das das Zielproblem bezeichnende Signal 7 und gibt dasselbe an die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c aus, während derselbe ebenfalls Signale 9a, 9b und 9c empfängt, die Ausgaberesultate der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c bezeichnen und die auf die Ausgabesignale davon reagieren. Ein Auswerteteil 8, das mit den Ausgabesignalen von dem Eingabe/Ausgabeteil 6 beliefert wird, empfängt die die Ausgaberesultate der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c bezeichnenden Signale 9a, 9b und 9c und das Zielproblem bezeichnende Signal 7.
Das Auswerteteil 8 ist für Anwendungsgrade tätig, die anzeigen, in welchen Ausmaß die Signale 9a, 9b und 9c, die die Ausgaberesultate der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c bezeichnen, auf das Zielproblem zutreffen, so daß Signale 10, die die Auswertewerte bezeichnen, die die Betriebsresultate sind, in einen Auswertewiedergabeteil 11 als Ausgaben des Auswerteteiles 8 eingegeben werden. Das Auswertewiedergabeteil 11 gibt Signale 12 aus, die die nächsten anfänglichen Zustände der entsprechenden Zellularautomaten 2a, 2b und 2c auf der Grundlage der empfangenen Signale 10, die die eingegebenen Auswertewerte bezeichnen, und der Resultate der Entscheidung der nächsten Tätigkeiten des Zustandsableitmittels der Wachstumsperiode 4 und des Zustandsableitmittels der stabilen Periode 5 bezeichnen, so daß die Signale 12 und die Zellularautomaten 2a, 2b bzw. 2c eingegeben werden.
Der Betrieb wird nun beschrieben. Zuerst läßt das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 die entsprechenden Zellen 3 wachsen, d.h. die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c. In diesem Wachstumsvorgang entwickeln die entsprechenden Zellularautomaten 2a, 2b und 2c Zellenspalten entsprechend den Neuronenkörpern und Axonen aus Zellen, die als Startpunkte entsprechender Neuronen dienen, auf der Basis vorgeschriebener Regeln, auf die sich das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 bezieht, so daß Zustandsausbreitungssignale geradlinig ausgebreitet, abgelenkt oder verzweigt werden, wodurch Weiterrückungsorte der Signale als Signalausbreitungswege gebildet werden. In konkreteren Worten, Ablenken oder Verzweigen findet statt, wenn eine Signalzelle eines Zustandes 5 oder 7 einen vorderen Endabschnitt 21 unter den Zustandsausbreitungssignalen erreicht, die durch eine Hülle 20 ausgebreitet werden, die durch Hüllenzellen des Zustandes 2 entlang eines Pfeiles gebildet werden, wie zum Beispiel in Figur 3 gezeigt ist.
Es wird Bezug genommen auf Figur 3, Folgezellen des Zustandes 3 folgen den Signalzellen, und sie dienen als Rückenseitenmarkierung in bezug auf die Signalzellen, während Vorspannzellen des Zustandes 1 als Vorderseitenmarkierungen in bezug auf die Signalzellen dienen. Daher findet weder Ablenkung noch Verzweigung statt, wenn irgendeine Folgezelle des Zustandes 3 oder irgendeine Vorspannzelle des Zustandes 1 den vorderen Endabschnitt 21 erreicht.
Jedes Zustandsableitmittel des Wachstums 4 enthält ein Weiterrückmittel und ein Haltemittel.
Figuren 4A bis 4D zeigen die Tätigkeiten des Weiterrückmittels. Figur 4A zeigt die Weiterrückzustände der an dem rechten Ende von Figur 3 erscheinenden fünf Zellen. Die Regel ist so vorgesehen, daß eine Folgezelle Fol nach rechts vorgeschoben wird, wenn eine Hüllenzelle Sh, eine Vorspannzelle Tr, eine andere Hüllenzelle Sh und die Folgezelle Fol an mitte, rechts, Boden und links von einer Mittesignalzelle Sig. angeordnet sind. Figur 48 drückt die Regel von Figur 4A in Zuständen von 1 bis 3 mit einem Weiterrücken nach rechts der Folgezelle des Zustandes 3 aus.
Figur 4C zeigt solch eine Regel, daß die Vorspannzelle des Zustandes 1 nach rechts weitergerückt wird, wenn die Hüllenzelle des Zustandes 2, die Signalzelle, eine andere Hüllenzelle des Zustandes 2 und die Vorspannzelle des Zustandes 1 an oben, rechts, Boden und links von der Folgezelle des Zustandes 3 angeordnet sind. Figur 4D zeigt solch eine Regel, daß die Signalzelle nach rechts vorgeschoben wird, wenn die Hüllenzelle des Zustandes 2, die Folgezelle des Zustandes 3, eine andere Hüllenzelle des Zustandes 2 und die Signalzelle an oben, rechts, Boden und links von der Vorspannzelle des Zustandes 1 angeordnet sind. Wenn eine Zelle, die nicht in diesen Regeln gesetzt ist, weitergerückt wird, verschwindet diese Zelle ohne Weiterrücken nach rechts.
Figuren 5A bis 5E stellen Tätigkeiten des Haltemitteis zum Halten der Zellen dar. Das Haltemittel hält eine Mittenzelle, wenn eine Hüllenzelle an der Mitte angeordnet ist, wobei Hüllenzellen links oder rechts oder oben oder unten angeordnet sind. Die in Figur 5A gezeigte Regel ist nämlich so vorgesehen, daß die Mittenhüllenzelle gehalten wird, wenn die Hüllenzellen an der Mitte und an links oder rechts angeordnet sind, während eine Hintergrundszelle und eine Zelle X (Signal-, Folge- oder Vorspannzelle) an oben bzw. Boden angeordnet sind.
Figur 5B drückt die Regel von Figur 5A in Zuständen 0, 2 und X aus, und die Hüllenzelle des Zustandes 2 wird in diesem Fall gehalten. Es wird Bezug genommen auf Figur 5B, die Hüllenzellen des Zustandes 2 sind an der Mitte und an links und rechts angeordnet, während die Hintergrundszelle des Zustandes 0 und die Zelle X oben bzw. am Boden angeordnet sind. Es wird Bezug genommen auf Figur 5C, die Hüllenzellen der Zustände 2 sind an der Mitte und oben und am Boden angeordnet, während die Hintergrundszelle des Zustandes 0 und die Zelle X an rechts bzw. links angeordnet sind. Es wird Bezug genommen auf Figur 5D, die Hüllenzellen sind an der Mitte und an links und an rechts angeordnet, während die Zelle X und die Hintergrundszelle oben und am Boden angeordnet sind. Es wird Bezug genommen auf Figur 5E, die Hüllenzellen der Zustände 2 sind an der Mitte und oben und am Boden angeordnet, während die Zelle X und die Hintergrundszelle an rechts bzw. links angeordnet sind. Ebenfalls in den entsprechenden in Figuren 5C bis 5E gezeigten Beispielen sind die Regeln so vorgesehen, daß die Hüllenzellen des Zustandes 2 gehalten werden.
Die oben erwähnten Regeln sind in der Literatur "Zellularautomata" von E.F. Codd z.B. angegebeh.
Der Wachstumsvorgang enthält solch einen Vorgang, daß, wenn ein Kopf von einem Zustandsausbreitungssignal einen Ausbreitungsweg von sich selbst oder eines anderen Signales trifft, das Ausbreiten des Zustandsausbreitungssignal mit dem auftreffenden Kopf so gestoppt wird, daß die auftreffende Zelle einen Betriebsteil bildet. In konkreteren Worten, eine Synapse wird gebildet, wenn ein Zustandsausbreitungssignal, daß nach rechts durch eine Hülle von Zuständen 2 weiterrückt, mit einem Zustandsausbreitungsweg von Zustandsausbreitungssignalen kollidiert, die durch eine Hülle 22 von Zuständen 2 nach unten weiterrücken, wie in Figur 6 gezeigt ist.
Es wird Bezug genommen auf Figur 6, ein Symbol 5 bezeichnet Zustände großer Zahlen, die ein Stoppmittel bilden, die zum Verhindern vorgesehen sind, daß sich die durch eine Hülle 23 weiterrückenden Zustandsausbreitungssignale abbiegen oder aufzweigen.
Figuren 7A bis 7D sind Bilder zum Darstellen eines Zellenwachstumsvorganges. Wenn eine Signalzelle eines Zustandes 7 einen vorderen Endabschnitt 21 erreicht, wie in Figur 7A gezeigt ist, verschwindet eine an dem vorderen Endabschnitt 21 angeordnete Vorspannzelle des Zustandes 1 so, daß die Signalzelle des Zustandes 7 zu dem vorderen Endabschnitt 21 weitergerückt wird, wie in Figur 7B gezeigt ist, auf Grund der Wirkung der oben unter Bezugnahme der Figur 4D beschriebenen Regel. Der in Figur 78 gezeigte Zustand stimmt mit der oben unter Bezugnahme auf Figur 48 beschriebenen Regel überein, wodurch die Signalzelle des Zustandes 7 nach rechts weitergerückt wird und eine Folgezelle des Zustandes 3 zu dem vorderen Endabschnitt 21 weitergerückt wird, wie in Figur 7C gezeigt ist. Dann wird die Signalzelle des Zustandes 7 durch eine Vorspannzelle eines Zustandes 1 zum Anzeigen der Richtung des Weiterrückens ersetzt, und Hüllenzellen des Zustandes 2 werden rechts, oben und unten von der Vorspannzelle des Zustandes 1 hinzugefügt, wie in Figur 7D gezeigt ist.
Figuren 8A bis 8E sind Bilder zum Darstellen eines nach links abgelenkten Vorganges in bezug auf die Richtung des Weiterrükkens. Eine in Figur 8A gezeigte Signalzelle eines Zustande 4 wird nach rechts weitergerückt, wie in Figur 8B gezeigt ist. Die Regel ist so vorgesehen, daß der Zustand 4 nach links abgelenkt wird, und somit wird die Signalzelle des Zustandes 4, die zu einem rechten Endabschnitt weitergerückt wird, wie in Figur 8C gezeigt ist, nach oben abgelenkt, wie in Figur 8D gezeigt ist, wodurch sie durch eine Signalzelle eines Zustandes 11 ersetzt wird. Eine Folgezelle eines Zustandes 3 wird zu dem vorderen Endabschnitt 21 weitergerückt. Wenn die Zustandsausbreitungssignale weiter nach rechts durch eine Hülle 23 weitergerückt werden, wird die an dem vorderen Endabschnitt 21 angeordnete Folgezelle des Zustandes 3 nach oben weitergerückt, wie in Figur 8E gezeigt ist, wobei sie durch eine Vorspannzelle 1 zum Anzeigen der Richtung des Weiterrückens ersetzt wird, während die an dem rechten Endabschnitt angeordnete Folgezelle des Zustandes 3 durch eine Hüllenzelle eines Zustandes 2 ersetzt wird, wobei Hüllenzellen des Zustandes 2 oben und am Boden hinzugefügt werden.
Figur 9A bis 9E sind Bilder zum Darstellen eines Vorganges einer vertikalen Verzweigung einer Zelle. Eine Signalzelle des Zustandes 8, die Verzweigung in Figur 9 anzeigt, wird weitergerückt, wie in Figur 9B und 9C gezeigt ist, so daß sie vertikal in Signalzellen von Zuständen 11 verzweigt wird. Wie in Figur 9E gezeigt ist, werden die Signalzellen der Zustände 11 durch Vorspannzellen des Zustandes 1 zum Anzeigen des vertikalen Weiterrückens ersetzt, wobei Hüllenzellen der Zustände 1 an den rechten Enden hinzugefügt werden.
Figuren 10A bis 10E sind Bilder zum Darstellen eines Vorganges des Verzweigens einer Zelle nach oben und nach rechts. Eine Signalzelle des Zustandes 9, die eine Verzweigung nach oben und nach rechts in Figur 10 bezeichnet, wird weitergerückt, wie in Figuren 10B und 10C gezeigt ist, wobei sie durch Signalzellen des Zustandes 11 ersetzt wird und nach oben und nach rechts verzweigt wird, wie in Figur 10D gezeigt ist. Die verzweigten Signalzellen des Zustandes 11 werden durch Vorspannzellen des Zustandes 1 zum Anzeigen der Richtung des Weiterrückens ersetzt, wie in Figur 10E gezeigt ist, wobei Hüllenzellen der Zustände 2 neu hinzugefügt werden.
Figuren 11A bis 11C sind Bilder zum Darstellen eines Vorganges des Stoppens einer Kopfzelle, die einen anderen Signalausbreitungspfad trifft. Wenn die Zellen nach rechts durch eine Hülle 23 weitergerückt werden, wie in Figur 11A gezeigt ist, und mit einer nach unten weitergerückten Hülle 24 kollidieren, wie in Figur 11B gezeigt ist, werden Folgezellen der Zustände 3 durch Vorspannzellen der Zustände 1 ersetzt, wobei Hüllenzellen der Zustände 2 oben, am Boden und rechts hinzugefügt werden. Weiter werden die Zellen nach rechts weitergerückt, wobei weder eine Ablenkung noch ein Verzweigen auftritt, und Stoppzellen der Zustände 38 werden zum Anzeigen des Stoppens hinzugefügt, wie in Figur 11C gezeigt ist.
Figur 12 stellt einen Zustand eines neuronalen Zellularautomaten 2 dar, der in einer Entwicklungsstufe ist und während einer konstanten Periode getrieben wird.
Nachdem das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4, daß solche Vorgänge in den Zellularautomaten 2a, 2b und 2c verursacht, während einer konstanten Periode tätig ist, bilden Neuronen, die Signalörter aufweisen, die Signalausbreitungswege 17 sind, Synapsen 19 in entsprechenden Abschnitten in dem Zellularautomaten 2, wie in Figur 12 gezeigt ist.
Dann ist das Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 für die Neuronen dieser Signalörter zum Stabilisieren der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c tätig. Bei den Stabilisierungsvorgängen werden Signale neu zu den Startpunkten der Neuronen der entsprechenden Signalörter der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c hinzugefügt, die durch das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode wachsen gelassen worden sind, so daß die entsprechenden Signalörter zu den Kopfseiten ausgebreitet werden. In den Synapsen bildenden Zellen erhöhen oder vermindern Kopfzellen der kollidierenden Signalausbreitungswege die Signale der Signalörter. Daher haben die Zellen, in denen die Signalausbreitungswege miteinander kollidieren, Funktionen des Dienens als Endungsmittel durch das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4.
Figuren 13A bis 13D sind Bilder zum Darstellen des Betriebes eines jeden Endungsmittels. Es sei angenommen, daß ein Ausbreitungsweg einer Hülle 23 mit dem einer Hülle 24 in Figur 13A kollidiert, eine Zelle S1, die von der Hülle 23 weitergerückt wird, ändert sich in eine Zelle S2, die durch die Hülle 24 zu einer Zelle M weitergerückt wird, wie in Figur 138 gezeigt ist. Wenn die Zellen weiter durch die Hüllen 23 und 24 weitergerückt werden, wird die Zelle M in eine Zelle eines Zustandes 3, wie in Figur 13C gezeigt ist, durch zwei Zellen der Zustände 3, die in Figur 13B gezeigt sind, geändert, so daß zwei Zellen eines Zustandes 1 durch die Hülle 24 weitergerückt werden, wie in Figur 13D gezeigt ist.
Auf der anderen Seite beginnt der Eingabe/Ausgabeteil 6 seinen Betrieb gleichzeitig mit dem Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5. Mit anderen Worten, der Eingabe/Ausgabeteil 6 gibt daß das Zielproblem anzeigende Signal 7 an die entsprechenden Zellularautomaten 2a, 2b und 2c aus und empfängt die die Ausgaberesultate anzeigenden Signale 9a, 9b und 9c von den Zellularautomaten 2a, 2b und 2c als Reaktion darauf während der Tätigkeiten des Zustandsableitmittels der stabilen Periode 5. Der Eingabe/Ausgabeteil 6 gibt ebenfalls die die Ausgaberesultate anzeigenden Signale 9a, 9b und 9c von den Zellularautomaten 2a, 2b und 2c und daß das Zielproblem anzeigende Signal 7 an den Auswerteteil 8 aus. Während das Eingangs/Ausgabeteil 6 die Signale von den Zellularautomaten 2a, 2b und 2c empfängt und sie an diese ausgibt, ist es notwendig, Information bezüglich des Zielproblemes in bezug auf spezielle Zellen in größeren Einzelheiten einzugeben/auszugeben. Konkreter gesagt, daher ist ein Netzwerk notwendig, daß das Eingangs/Ausgangsteil 6 mit den speziellen Zellen zum Beispiel verbindet. In diesem Fall kann daher daß das Zielproblem bezeichnende Signal 7 und die die Ausgaberesultate der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c bezeichnenden Signale 9a, 9b und 9c direkt in den Auswerteteil 8 eingegeben werden, ohne daß man durch das Eingabe/Ausgabeteil 6 geht.
Bezüglich der Tätigkeiten des Zustandsableitmittels der Wachstumsperiode 4, des Zustandsableitmittels der stabilen Periode 5 und des Eingabe/Ausgabeteils 6 können das Zustandsableitsignal der stabilen Periode 5 und das Eingabe/Ausgabeteil 6 den Betrieb beginnen, nach dem der Betrieb des Zustandsableitmittels der Wachstumsperiode 4 oder aller Zustandsableitmittel der Wachstumsperioden 4 beendet ist, das Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 und das Eingabe/Ausgabeteil 6 kann zum Beispiel zur gleichen Zeit tätig sein.
Da das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 und das Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 innerhalb jeder Zelle vorgesehen sind, können die Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 den Betrieb zu verschiedenen Zeiten zwischen den Zellen beginnen.
Weiterhin können das Zustandsableitmittel der Wac%hstumsperiode 4 und das Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 innerhalb eines jeden Zellularautomaten vorgesehen sein.
Wenn der Auswerteteil 8 den Grad der Anwendung berechnet, der anzeigt, in welchem Grad die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c auf das Zielproblem angewendet werden, auf der Grundlage des das Zielproblem bezeichnenden Signale 7 und der die Ausgaberesultate der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c bezeichnenden Signale 9a, 9b und 9c. Diese Grade der Anwendung werden als Auswertewerte in den Auswertewiedergabeteil 11 eingegeben, der wiederum über die nächsten anfänglichen Zustände der entsprechenden Zellularautomaten 2a, 2b und 2c und die nächsten Tätigkeiten der Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 und der Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 entscheidet und die dieses anzeigende Signale 12 an die entsprechenden Zellularautomaten 2a, 2b und 2c ausgibt.
Figur 14 ist ein Flußdiagramm zum Darstellen eines genetischen Algorhithmus.
Es wird Bezug genommen auf Figur 14, der genetische Algorhithmus wird nun beschrieben. Es sei angenommen, daß die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c zuerst in anfängliche Zustände mit großen Unterschiedsgraden in bezug auf das Zielproblem haben. Die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c, die in anfängliche Zustände gesetzt sind, die große Unterschiede aufweisen, werden in bestimmte Wachstumszustände durch die Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 bzw. die Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 gebracht. Das Auswerteteil 8 vergleicht die die Ausgaberesultate anzeigenden Signale 9a, 9b und 9c der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c, die in gewisse Zustände gebracht sind, mit dem das Zielproblem bezeichnenden Signal 7 und gibt das die Auswertewerte anzeigenden Signale 10 in das Auswertewiedergabeteil 11 ein. Das Auswertewiedergabeteil 11 wählt zwei auszuwertende Zellularautomaten aus und entscheidet die anfänglichen Zustände der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c und die Tätigkeiten der Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 und der Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 auf deren Grundlage. Bei dieser Entscheidung stellt das Auswertewiedergabeteil 11 anfängliche Zustände verbleibender Zellularautomaten usw. auf der Grundlage des anfänglichen Zustandes des am weitesten ausgewerteten Zellularautomaten und der Tätigkeiten der Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 und der Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 in Zustände ein wenig unterschiedlich von diesen ein. Dann werden die Vorgänge des Wachsens und Stabilisierens der entsprechenden Zellularautomaten wieder ausgeführt. Solche Vorgänge werden so wiederholt, daß die beträchtlichen Differenzen zwischen den anfänglichen Zuständen der Zellularautomaten in bezug auf das Zielproblem allmählich verringert werden, so daß sie auf das Zielproblem anwendbar werden.
Auf Grund des oben erwähnten genetischen Algorhithmus ist es möglich, parallel Betriebe von ungefähr N³ (N: Zahl der Zellularautomaten), die möglicherweise in dem genetischen Algorhithmus verursacht werden, so auszuführen, daß das neuronale Netzwerk schnell auf das Zielproblem anwendbar ist.
Figur 15 ist ein schematisches Blockschaltbild, daß einen Optimierer zeigt, der neuronale Zellularautomaten gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Es wird Bezug genommen auf Figur 15, eine Beschreibung wird nur über die Punkte dieser Ausführungsform gegeben, die sich von der in Figur 1 gezeigten unterscheiden.
Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform sind die Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 und die Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 innerhalb einer jeden Zelle 3 der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c vorgesehen. Bei der in Figur 15 gezeigten Ausführungsform sind andererseits Zustandsableitteile der Wachstumsperiode 51a, Sib und 51c entsprechen den Zustandsableitmitteln der Wachstumsperiode 4 in dem Äußern eines CA- Teiles 1 vorgesehen, so daß Ausgaben 54a, 54b und 54c in entsprechende der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c eingegeben werden. Weiterhin sind ebenfalls Zustandsableitteile 52a, 52b und 52c entsprechend den Zustandsableitmitteln der stabilen Periode 5 in dem Äußeren des CA-Teiles 1 vorgesehen, so daß ihre Ausgaben 53a, 53b und 53c in die entsprechenden der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c eingegeben werden. Folgend solchen Vorsehens der Zustandsableitteile der Wachstumsperiode 51a, Sib und 51c und der Zustandsableitteile der stabilen Periode 52a, 52b und 52c in dem Äußeren des CA-Teiles 1 gibt ein Auswertewiedergabeteil 11 Signale zum Einstellen der nächsten anfänglichen Zustände in den entsprechenden der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c als auch Signale 56 und 55 zum Einstellen der nächsten Tätigkeiten der Zustandsableitteile der Wachstumsperiode 51a, 51b und 51c und der Zustandsableitteile der stabilen Periode 52a, 52b und 52c in die entsprechenden selben ein.
Ein anderer Abschnitt der Tätigkeit wird jetzt beschrieben. Zuerst liefern die Zustandsableitteile der Wachstumsperiode 51a, 51b und 51c die Ausgaben 54a, 54b und 54c wie Licht, das eine vorbestimmte Regel erfüllen kann, an die entsprechenden Zellularautomaten 2a, 2b und 2c, wodurch die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c zu wachsen beginnen. Nachdem die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c in einem gewissen Ausmaße gewachsen sind, erzeugen die Zustandsableitteile der stabilen Periode 52a, 52b und 52c die Ausgaben 53a, 53b und 53c wie Licht, das ähnlich eine vorbestimmte Regel vorsehen kann, zum Stabilisieren derselben. Wenn die Zustandsableitteile der stabilen Periode 52a, 52b und 52c die Ausgaben 53a, 53b und 53c an die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c liefern, beginnt das Eingabe/Ausgabeteil 6 gleichzeitig seinen Betrieb ähnlich zu dem in der Figur 1 gezeigten erten Ausführungsform.
Danach wird ein Betrieb ähnlich zu dem der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform so ausgeführt, daß das Auswertewiedergabeteil 11 die nächsten anfänglichen Zustände der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c entscheidet und die diese Zustände anzeigenden Signale an die selben entsprechend ausgibt. Das Auswertewiedergabeteil 11 stellt auch die nächsten Tätigkeiten der Zustandsableitteile der Wachstumsperiode 51a, 51b und 51c ein und gibt die diese Tätigkeiten anzeigenden Signale 56 an die selben entsprechend aus, während es die nächsten Tätigkeiten der Zustandsableitteile der stabilen Periode 52a, 52b und 52c einstellt und die diese Tätigkeiten anzeigenden Signale 55 an die selben entsprechend ausgibt. Dann erzeugen die Zustandsableitteile der Wachstumsperiode Sla, Sib und Slc die Ausgaben 54a, 54b und 54c wie Licht für die entsprechenden Zellularautomaten 2a, 2b und 2c zum Wiederholen der oben erwähnten Tätigkeit.
Unter solcher Wiederholung optimiert das Auswertewiedergabeteil 11 die Zellularautomaten 2a, 2b und 2c, die in dem CA-Teil 1 vorgesehen sind, durch einen genetischen Algorhithmus ähnlich zu der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform
Während die Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 und die Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 in jedem der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform vorgesehen sind und die Zustandsableitteile der Wachstumsperiode 51a, 51b und 51c und die Zustandsableitteile der stabilen Periode 52a, 52b und 52c in dem Äußeren des CA- Teiles 1 in der in Figur 15 gezeigten Ausführungsform vorgesehen sind, können Teile dieser Mittel in dem Äußeren so vorgesehen sein, daß die verbleibenden Teile in dem Äußeren vorgesehen sind. Mit anderen Worten, die Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 und die Zustandsableitmittel der stabilen Periode 5 können in dem Inneren des zellularen Automatens 2a vorgesehen sein, während das Zustandsableitteil der Wachstumsperiode 51b und das Zustandsableitteil der stabilen Periode 52b in dem Außeren des Zellularautomatens 2b zum Beispiel vorgesehen sein können.
Weiter knnen die Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode 4 in dem Inneren vorgesehen sein, und die Zustandsableitteile der stabilen Periode können in dem Äußeren entsprechend in Beziehung zu einem einzelnen Zellularautomaten vorgesehen sein.
Während die Zellen so miteinander verbunden sind, daß ihre nächsten Zustände durch die Signale der nahen Zellen und jene der Zellen selbst entschieden werden, wie in Figur 2 gezeigt ist, zum Ableiten der Zustände der Zellularautomaten 2a, 2b und 2c, die in der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, verhindert dieses nicht, daß die entsprechenden Zellen der Zellularautomaten teilweise Eingabe/Ausgabeverbindungen mit entfernten Zellen oder dem Äußeren aufweisen.
Obwohl die Zellularautomaten mit zweidimensional angeordneten Zellen in den oben erwähnten Ausführungsformen versehen sind, können die Zellen alternativ in drei oder mehr Dimensionen angeordnet sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung im einzelnen beschrieben und dargestellt worden ist, ist klar zu verstehen, daß dasselbe nur als Darstellung und Beispiel dient und nicht als Weg der Begrenzung genommen werden kann, der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt.

Claims

1. Zellularautomat (2a, 2b, 2c), der mit einer Mehrzahl von Zellen (3) versehen ist, die so miteinander verbunden sind, daß die Zellen (3) als Eingangssignale Signale empfangen können, die die Zustände umgebender Zellen (3) bezeichnen,

dadurch gekennzeichnet,

daß jede Zelle (3) ein Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode (4) zum Weiterrücken von Zustandsausbreitungssignalen in den Zellen (3) durch Entwickeln von Zellenspalten mit Bezugnahme auf eine vorgeschriebene Regel aufweist,

wobei die Regel oder das Zustandsableitprinzip so vorgesehen ist, daß ein nächster Zustand einer Zelle von ihrem gegenwärtigen Zustand und von Zuständen umgebender Zellen abgeleitet wird,

wobei die Zustandsausbreitungssignale entsprechende Köpfe (21) aufweisen, die die Örter des Weiterrückens der Zellen als Signalausbreitungswege halten, und das Weiterrücken jener der Zustandsausbreitungssignale stoppen, die miteinander kollidierende Köpfe (21) aufweisen,

und daß jede Zelle (3) ein Zustandsableitmittel der stabilen Periode (5) aufweist, das neue Signale an Startpunkten der Signalausbreitungswege zum Ausbreiten der Örter des Weiterrükkens zu Kopfseiten als ausgebreitete Örter des Weiterrückens hinzufügt,

und andere Zustandsausbreitungssignale durch Kopfsignale der ausgebreiteten Örter des Weiterrückens ändert, wobei das Zustandsableitmittel der stabilen Periode (5) dadurch den Zellularautomaten stabilisiert.

2. Zellularautomat nach Anspruch 1, bei dem das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode (4) aufweist: ein Weiterrückmittel zum Weiterrücken der Zustandsausbreitungssignale, während dieselben sich von Startpunkten vorgeschriebener Zellen (3) gerade vorwärts ausbreiten, abgelenkt werden oder sich verzweigen,

ein Haltemittel zum Halten der Signalörter der Zustandsausbreitungssignale, die von dem Weiterrückmittel weitergerückt werden, als Signalausbreitungswege und

ein Stoppmittel zum Stoppen des Weiterrückens jener der Zustandsausbreitungssignale, die Köpfe (21) aufweisen, die mit einem Signalausbreitungsweg seiner selbst oder anderer Signale kollidieren, die von dem Haltemittel gehalten werden.

3. Zellularautomat nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode (4) aufweist:

ein Ausbreitungsmittel zum Hinzufügen neuer Signale zu den Zellen (3) in den gebildeten Signalausbreitungswegen, wodurch die Signalörter der Zustandsausbreitungssignale sich ausbreiten, und

ein Änderungsmittel zum Ändern anderer Zustandsausbreitungssignale, in dem Köpfe (21) der Zustandsausbreitungssignale durch das Ausbreitungsmittel ausgebreitet werden.

4. Zellularautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode und das Zustandsableitmittel der stabilen Periode (5) in dem Inneren oder Äußeren einer jeden Zelle (3) in dem Zellularautomaten (2a, 2b, 2c) vorgesehen ist.

5. Optimierer, der einen neuronalen zellularen Automaten < 2a, 2b, 2c) mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Zellen (3) verwendet, wobei der Optimierer aufweist:

ein Zellularautomatenteil (1), das mit neuronalen Zellularautomaten (2a, 2b, 2c) versehen ist;

ein Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode (4) zum Weiterrücken von Zustandsausbreitungssignalen in den Zellen (3) durch Entwickeln aller Spalten unter Bezugnahme auf eine vorgeschriebene Regel, wobei die Regel oder das Zustandsableitprinzip so vorgesehen ist, daß ein nächster Zustand einer Zelle aus ihrem gegenwärtigen Zustand und von Zuständen umgeben der Zelle abgeleitet wird, von Startpunkten vorgeschriebener Zellen der neuronalen Zellularautomaten (2a, 2b, 2c), die in dem Zellularautomatenteil vorgesehen sind, wobei die Zustandsausbreitungssignale entsprechende Köpfe (21) aufweisen zum Halten von Örtern des Weiterrückens davon als Zustandsausbreitungswege, Bilden der Kollision der Kopfzellen der Signalausbreitungswege als Betriebsteile und zum Stoppen des Weiterrückens jener Zustandsausbreitungssignale, deren Köpfe Kollidieren, wodurch der neuronale Zellularautomat (2a, 2b, 2c) wachsen gelassen wird; ein Zustandsableitmittel der stabilen Periode (5), das neue Signale zu den Startpunkten der Signalausbreitungswege zum Ausbreiten der Örter des Weiterrückens zu den Kopfseiten hinzufügt und andere Zustandsausbreitungssignale durch Kopfsignale der ausgebreiteten Örter des Weiterrückens in den Betriebsteilen ändert, wobei das Zustandsableitmittel der stabilen Periode (5) dadurch den neuronalen Zellularautomaten (2a, 2b, 2c) stabilisiert;

ein Eingabe/Ausgabeteil (6), das ein Zielproblem (7) an die neuronalen Zellularautomaten (2a, 2b, 2c) des Zellularautomatenteiles (1) ausgibt und ein Ausgaberesultat (9a, 9b, 9c) der neuronalen Zellularautomaten (2a, 2b, 2c) empfängt, die darauf reagieren;

ein Auswerteteil (8), das das Zielproblem (7) mit dem Ausgaberesultat (9a, 9b, 9c) der neuronalen Zellularautomaten (2a, 2b, 2c) vergleicht, zum Berechnen eines Auswertewertes (10), der ein Grad der Anwendung der neuronalen Zellularautomaten < 2a, 2b, 2c) auf das Zielproblem (7) darstellt; und

ein Auswertewertwiedergabeteil (11) zum Entscheiden eines nächsten anfänglichen Zustandes der neuronalen Zellularautomaten (2a, 2b, 2c) in dem Zellularautomatenteil (1) und der nächsten Tätigkeiten des Zustandsableitmittels der Wachstumsperiode und der stabilen Periode (4, 5) auf der Grundlage des Auswertewertes (10), der in dem Auswerteteil (8) berechnet ist, und Eingeben entsprechender Signale (12), die dieselben anzeigen, in die neuronalen Zellularautomaten (2a, 2b, 2c) in dem Zustandsableitmittel der Wachstumsperiode (4) und in dem Zustandsableitmittel der stabilen Periode (5).

6. Optimierer nach Anspruch 5, bei dem der Zellularautomatenteil (1) eine Mehrzahl der Neuronalen Zellularautomaten (2a, 2b, 2c) aufweist, wobei das Auswertewertwiedergabeteil (11) einen genetischen Algorhithmus als die vorgeschriebene Regel verwendet.

7. Zellularautomat, der mit einer Mehrzahl von Zellen (3) versehen ist, die so miteinander verbunden sind, daß Signale, die die Zustände naher Zellen (3) in entsprechende der Zellen (3) als Eingangssignale eingegeben werden können, wie in Anspruch 1 angegeben ist, wobei der Automat aufweist:

Zellenspaltenübertragungszustandssignale, die einen Zustand einer umgebenden Zelle (3) bezeichnen, und die willkürlich als Signalausbreitungswege gebildet sind; und

eine Zustandsableitkomponente, die willkürlich Kollisionen der Zellen (3) der Signalausbreitungswege bildet als Reaktion auf die vorgeschriebene Regel.