JP2009501965A - ニューラル・ネットワークを用いた手書き認識 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 所望の目標言語に基づいて、開始言語に既存のニューラル・ネットワークを選択する。ニューラル・ネットワークを修正して、目標言語の文字を認識するために用いることができるようにし、更に修正したニューラル・ネットワークを、目標言語の手書き認識装置に用いる。修正は、既存のニューラル・ネットワークの一次出力の1つ以上をコピーすることを含む。所望の目標言語に基づいて、しかるべき開始言語を選択することができる。加えて、多数の異なる言語から文字を認識するように構成されている比較的大型のニューラル・ネットワークである「スーパー・ネットワーク」を提供することができる。このようなスーパー・ネットワークを用いて、認識することを望む言語に必要でないスーパー・ネットワークからの出力を遮断するマスクをプログラミングすることによって、手書き認識装置をカスタム化することができる。
【選択図】 図2
Description
手書き認識の全体像
コンピュータ100は、ユーザによる手書き入力を認識するために、ソフトウェアでプログラムすること、および/またはハードウェアおよび/またはファームウェアで構成することもできる。「手書き認識」という用語は、本明細書および特許請求の範囲において用いる場合、手書き入力を、当該手書き入力に対応する文字集合に変換することを意味すると定義する。「手書き認識装置」は、手書き認識を実行する。手書き入力を「認識する」とは、手書き入力に対して手書き認識を実行することである。電子手書きインクは、パーソナル・ディジタル・アシスタント(PDA)およびタブレット状パーソナル・コンピュータ(タブレットPCとしても広く知られている)のような、多くの従来からの計算機において広く用いられ、認識されている。電子インクは、従来のフォーマットまたは未だ定義されていないフォーマットのいずれにでも格納することができる。現在、数個のインク格納フォーマットが存在し、Microsoft WINDOWS(登録商標)系オペレーティング・システム、およびPalmSource PALM OS系オペレーティング・システムによって用いられているもの等がある。
既存のネットワークの再利用
既に述べたように、多くの手書き認識装置は、手書き入力を解釈するのに役立てるためにニューラル・ネットワークを用いている。ニューラル・ネットワークは、1つの言語の手書きを認識するように訓練するのが通例である。例えば、英語のニューラル・ネットワークが存在し、フランス語のニューラル・ネットワークが存在し、日本語のニューラル・ネットワークが存在すると考えられる。各ニューラル・ネットワークは、言語に応じて、それ自体に独特の文字集合を認識することができる。加えて、所与の言語について訓練したニューラル・ネットワークを用いた認識装置は、その所与の言語に一致する、特定の言語モデルも用いる。例えば、英語、フランス語、および日本語モデルが別個に存在すると考えられる。このように、既知の手書き認識装置は、所与の言語に合ったニューラル・ネットワーク、およびその所与の言語に合った言語モデルを用いる。
ネットワークの選択
既存のニューラル・ネットワークを再利用するために、最初に既存のニューラル・ネットワークの集合から、特定の既存のニューラル・ネットワークを選択する。例えば、図5に示すように、潜在的なニューラル・ネットワーク後方の集合(ネットワークA、ネットワークB、ネットワークC、およびネットワークD)がある。ネットワークAは日本語の手書きについて訓練され、ネットワークBはイタリア語の手書きについて訓練され、ネットワークCは英語の手書きについて訓練され、ネットワークDはヘブライ語の手書きについて訓練されていると仮定する。既存のニューラル・ネットワークの選択に影響を及ぼす要因には、各入手可能な既存のニューラル・ネットワークの言語(「開始言語」)、ニューラル・ネットワークの訓練の品質および精度、ならびにニューラル・ネットワークを望む言語(「目標言語」)を含むことができる。理由は説明を進めるにつれて明らかになるが、開始言語が目標言語に近い程、一般に良い結果が得られると期待することができる。例えば、目標言語がルーマニア語である場合、ネットワークA(即ち、日本語のネットワーク)を用いると、容認可能な結果が得られる可能性は低い。これは、全てではないにしても、殆どの日本語の文字が総じてルーマニア語の文字とは非常に異なって見えるからである。一方、妥当な開始言語はネットワークC(即ち、英語のネットワーク)とすることができる。その理由は、ルーマニア語の言語は英語渡橋通の文字が多くあるからであり、特に、双方共同じラテン語のアルファベットに基づくからである。ルーマニア語および英語のアルファベット間の主な相違は、例えば、ルーマニア語における音声区別マークの使用である。一般的に言うと、開始言語において、目標言語の異なる文字と1対1の同一の対応を有する文字が多い程良い。開始言語において、目標言語の異なる文字と外観が非常に似ている文字が多い程良い。
ネットワークの修正
一旦どの開始言語を用いればよいか決定したならば、この開始言語について訓練したしかるべき既存のニューラル・ネットワークを選択する。図7を参照すると、このような既存のニューラル・ネットワーク701が示されている(修正も含むが、これについては以下で更に論ずる)。この例では、ニューラル・ネットワーク701は英語について訓練したニューラル・ネットワーク(例えば、図5におけるネットワークC)であり、訓練言語はルーマニア語である。図6に関して既に論じたように、英語およびルーマニア語の文字は互いに比較的似通っている。このため、ニューラル・ネットワーク701に適正にルーマニア語の文字を認識させるためには、比較的少量の修正をニューラル・ネットワーク701に行えば済む。ニューラル・ネットワーク701を修正するには、ニューラル・ネットワーク701のある一次出力のコピー(即ち、複製)702を作成する。言い換えると、冗長な出力ノードを作成する。
認識装置における実施/修正したニューラル・ネットワークの訓練
ニューラル・ネットワーク701の修正版は、図2に示す手書き認識装置のような、手書き認識装置において用いることができる。このようにするためには、後処理機能205および言語モデル204を、新しく追加した一次出力を適正に解釈しこれらに応答するように構成するとよい。つまり、新しい一次出力コピー702を認識システムに結合する際、コピー702が目標言語のそれらそれぞれの新しい文字を表すことが分かるようにするとよい。この例では、新しいコピー702の各々は、後処理機能205によって、
「スーパー・ネットワーク」
ここで図11を参照すると、前述の方法論を用いて、またはその他のいずれかのプロセスを用いて、「スーパー・ネットワーク」1101を作成することができる。例えば、一連の異なる数個の言語に対して一次出力を繰り返しコピーすることによって、ニューラル・ネットワーク701を拡大することができる。異なる言語は、ラテン語のアルファベットに全て基づくというようにして、関係付けることができ、あるいは関係付けなくてもよい。どのように作成したかには関係なく、複数の異なる言語に対する文字を表す一次出力Ol:Omを含む、大型のニューラル・ネットワーク1101を作成することができる。例えば、ニューラル・ネットワーク1101は、英語文字集合およびルーマニア語の文字集合双方に対する一次出力を含むことができる。
結論
以上のように、手書き認識機能を作成する新しい方法についてここでは説明した。既存のニューラル・ネットワークを再利用することにより、新たなニューラル・ネットワークを最初から構築し訓練する場合と比較して、並外れた量の時間および資金を節約することができる。ここに記載した方法および機能のいずれもが、ハードウェア、ソフトウェア、および/またはファームウェアで実施することができ、人が手作業で実行すること、および/またはコンピュータが自動的に実行することもできる。方法および機能をソフトウェアとして実施する場合、これらは、システム・メモリ130および/またはリムーバブル媒体152、156におけるような、1つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体上にコンピュータ実行可能命令として格納することができる。
Claims (20)
- 手書き認識機能を設ける方法であって、
複数の一次出力を有し、その各々が第1言語の異なる文字に対応するニューラル・ネットワークを設けるステップと、
前記複数の一次出力から第1一次出力を選択するステップと、
前記第1一次出力の前記コピーを前記ニューラル・ネットワークに追加するステップと、
を備えた、方法。 - 請求項1記載の方法において、前記ニューラル・ネットワークは複数の一次入力を有し、前記第1一次出力の前記コピーは、前記第1一次出力と同じやり方で、前記一次入力に応答する、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記追加するステップの後に、前記第1一次出力のコピーが、前記第1一次出力とは異なるやり方で前記第1入力に応答するように、前記ニューラル・ネットワークを訓練するステップを備えた、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、複数のニューラル・ネットワークから、前記ニューラル・ネットワークを選択するステップを含み、前記複数のニューラル・ネットの各々が異なる言語と関連付けられた、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、
前記第1言語を選択するステップと、
前記第1言語とは異なる第2言語を選択するステップと、
を備えており、前記第1一次出力を選択するステップは、前記第2言語に応じて、前記第1一次出力を選択するステップを含む、方法。 - 請求項5記載の方法において、前記第1一次出力を選択するステップは、
前記第1言語の文字を前記第2言語の文字と比較するステップと、
前記第1言語の前記文字が前記第2言語の前記文字と視覚的に類似しているが同一ではない場合、前記第1一次出力をコピーするステップと、
を含む、方法。 - 請求項5記載の方法であって、更に、前記第1一次出力の前記コピーを含む前記ニューラル・ネットワークと、前記第2言語の言語モデルとを含む手書き認識装置を設けるステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第1一次出力の前記コピーを含む前記ニューラル・ネットワークを利用する手書き認識装置を設けるステップを含む、方法。
- 手書き認識機能を設けるためのコンピュータ実行可能命令を格納した少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令が、
複数のネットワークから第1ネットワークを選択するステップであって、該第1ネットワークを第1言語と関連付け、前記第1ネットワークが複数の一次出力を有し、該一次出力の各々が前記第1言語の異なる文字を表す、ステップと、
前記第1ネットワークの前記複数の一次出力から第1一次出力を選択するステップであって、該一次出力を、前記第1言語の文字の1つと関連付けられた、ステップと、
を実行する、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体。 - 請求項9記載の少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体において、前記コンピュータ実行可能命令が、更に、
第2言語を示す第1ユーザ入力を受け取るステップと、
前記第2言語に基づいて、前記第1言語を選択するステップと、
を含むステップを実行する、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体。 - 請求項10記載の方法において、前記第1一次出力を選択するステップは、
前記第1言語の文字を前記第2言語の文字と比較するステップと、
前記第1言語の前記文字が前記第2言語の前記文字と視覚的に類似しているが同一ではない場合、前記第1一次出力をコピーするステップと、
を含む、方法。 - 請求項9記載の少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体において、前記コンピュータ実行可能命令は、更に、前記第1一次出力のコピーを前記第1ネットワークに追加する、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体。
- 請求項9記載の少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体において、前記第1ネットワークは複数の一次入力を有し、前記第1一次出力の前記コピーは、前記第1一次出力と同じやり方で前記一次入力に応答する、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体。
- 請求項9記載の少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体において、前記第1一次出力を選択した後、前記第1ネットワークは、前記第1一次出力のコピーである一次出力を含み、前記第1ネットワークはニューラル・ネットワークであり、前記コンピュータ実行可能命令は、更に、
手書きインクを含む第2ユーザ入力を受け取るステップであって、前記手書きインクは、前記第1言語の一部ではない前記第2言語の文字の表現を含む、ステップと、
前記第2ユーザ入力に応答して、前記一次出力の前記コピーの応答を修正するように、前記第1ネットワークを訓練するステップと、
を含むステップを実行する、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体。 - 請求項9記載の少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体において、前記少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体は、更に、前記複数のネットワークを格納する、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体。
- 請求項9記載の少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体において、前記第1ネットワークはニューラル・ネットワークであり、前記複数のネットワークの各ネットワークはニューラル・ネットワークである、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能媒体。
- 手書認識装置であって、
各々第1言語の異なる文字を表す第1の複数の一次出力と、各々第2言語の異なる文字を表す第2の複数の一次出力とを有するネットワークと、
前記一次出力上の信号を解釈するように構成された後処理ユニットと、
前記一次出力の第1部分集合または第2部分集合の1つを選択的に、前記後処理ユニットによって解釈するのを阻止するように構成されたマスキング・ユニットと、
を備えた、手書き認識装置。 - 請求項16記載の手書き認識装置において、前記ネットワーク、前記後処理ユニット、および前記マスキング・ユニットはソフトウェアを含む、手書き認識装置。
- 請求項16記載の手書き認識装置において、前記第1部分集合は、前記一次出力の内、前記第1言語の文字を表すが前記第2言語の文字を表さないものを含み、前記第2部分集合は、前記一次出力の内、前記第2言語の文字を表すが前記第1言語の文字を表さないものを含む、手書き認識装置。
- 請求項16記載の手書き認識装置において、前記ネットワークはニューラル・ネットワークである、手書き認識装置。
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