JP2590353B2 - パターン判定回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はパターン判定回路に係り、特に連想的パタ
ーン判定に有効なパターン判定回路に関する。

〔発明の背景とその問題点〕

従来、文字認識や音声認識では入力信号のパターンや
入力信号に何らかの処理を加えた信号のパターンを登録
済のパターンと比較するパターンマッチングが一般に行
われており、この際入力信号と登録済パターンとの一致
度が高くないと正確な判定は不可能であった。

一方連想的なパターン判定を行う手法として、第１図
に示すような神経細胞モデルをベースとした脳細胞モデ
ルが提案されている。第１図の神経細胞モデルは1943年
にアメリカ合衆国マサチューセッツ工科大学のW.S.McCu
llochとW.H.Pittsによって発表されたものであり、また
脳細胞モデルにより連想的パターンマッチングが可能で
あることはF.Rosenblattにより立証されてる。

しかし脳細胞モデルを集積回路により実現しようとす
ると、連想パターンの出力の為に膨大な数の出力ピンが
必要になり、現在の半導体技術では実用的な能力を備え
た回路を具備することは不可能である。

例えば１文字を32×32ドットの２値パターンとして入
力するとき、これを完全に直交したデータとして処理す
るためには（32²）^２＝10⁶個の神経細胞が必要であり、
これら全ての神経細胞の発火状態を出力するためには10
⁶本の出力ピンが必要である。

一方脳細胞モデルをソフトウェアで具現化しようとす
る試みも為されているが、膨大なメモリを消費するとと
もに、その処理速度は決して充分なものとはいえない。

〔発明の目的〕

この発明はこのような従来の問題点を解消すべく創案
されたもので、いわゆる実用的脳細胞モデルの具現化を
可能としたパターン判定回路を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

この発明に係るパターン判定回路は、出力パターンを
光変換して、光ファイバなどにより回路から導出するも
のである。

〔発明の実施例〕

次にこの発明に係るパターン判定装置の一実施例を図
面に基づいて説明する。

ここで第１図の神経細胞モデルについて説明しておく
と、入力x₁〜x_kに重み（効率）w₁〜w_kが設定されてお
り、それぞれの入力に重みを乗じた値 x₁w₁＋x₂w₂＋…＋x_kw_k が閾値Ｈを越えたとき、出力ｚが生じるようになってい
る。そして重みw₁〜w_kは教師信号ｙによって変化し、入
力に対する出力が適正であったときにはそのときの入力
（x₁〜x_kのうちの一部、あるいは全部）に対応する重み
が増大され、逆に不適正であったときには減少される。

第２図は第１図のモデルと機能的に等価な複数の素子
Ｅを相互に接続してなる集積回路を示し、各素子Ｅの入
力には他の全ての素子Ｅの出力が接続されている。ここ
に各素子の接続容量によっては各素子に他の一部の素子
を接続する構成としてもよい。第２図の回路は一端に並
べられた素子Ｅが入力用とされ（例えば第２図の上端に
水平に並ぶ素子）、入力信号はこれらの素子Ｅに与えら
れる。

第２図の回路をパターン出力部１として持つパターン
判定回路の一実施例を第３図に示す。

第３図において、パターン出力部１は全ての素子Ｅの
出力をデコード部２に出力し、デコード部２には素子Ｅ
の出力より構成されるビット列データをより少数のビッ
ト例えば１ビットよりなるデジタルデータに変換する。
デコード部２の出力はD/A変換部３に入力され、D/A変換
部３はデコードされたデジタル信号に対応したレベルの
アナログ信号を出力する。D/A変換部３の出力は変調部
４に入力され、変調部４はD/A変換部３の出力に対応し
た周波数の信号を出力する。変調部４の出力は光変換部
５に入力され、光変換部５は変調部４で決定された周波
数の光パルスを発生する。

光変換部５の出力は例えば光ファイバで伝達され、多
数の出力導線を要することなく、全ての出力パターンを
容易に検出できる。これによって実用的回路を具現化で
き、回路のIC化も可能となる。

パターン出力部１には入力部６が接続され、入力部６
は入力信号１をパターン出力部１における各入力用の素
子Ｅに入力する。入力信号Ｉとして入力用の素子Ｅの総
数に対応したビット数のデジタル信号が入力されたとき
は、その信号をそのまま各素子Ｅに導けばよいが、入力
信号Ｉとして出力信号同様にアナログ信号が入力された
ときには、そのA/D変換等も入力部において行なわれ
る。

第４図はパターン判定回路の第２実施例を示すもので
あり、デコード部２、D/A変換部３、変調部４の系列が
複数設けられ、パターン出力部１の出力はこれらの系列
に分割して出力されている。これによって各系列におけ
る処理容量を軽減し、あるいはパターン出力部の出力容
量を増大し得る。各系列の出力は多重化変調部７に入力
され、各変調部４の出力を多重化したアナログ信号が形
成される。このアナログ信号は光変換部５に入力され、
多重化信号としての光パルスが出力される。このように
出力の多重化を行えば、パターン出力部１の容量すなわ
ち素子Ｅの総数を増大しても、１本あるいは比較的少な
い光ファイバにより出力を導出し得る。

〔発明の効果〕

前述のとおり、この発明に係るパターン判定回路は、
出力パターンを光変換して、光ファイバなどにより回路
から導出するので、多数の出力線を要することなく、実
用的脳細胞モデルの具現化を可能にし得るという優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は神経細胞モデルを示す概念図、第２図は神経細
胞モデルを相互に接続した回路を示す概念図、第３図は
第２図の回路を有するパターン判定回路の一実施例を示
すブロック図、第４図はパターン判定回路の第二実施例
を示すブロック図である。 Ｅ……素子、Ｉ……入力信号。 １……パターン出力部、２……デコード部、３……D/A
変換部、４……変調部、５……光変換部、６……入力
部。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力パターンに応じて連鎖的に出力が生じ
   る素子を複数有し、出力を生じた素子のパターンを出力
   するパターン判定回路において、各素子の出力のパター
   ンを光信号に変換する光変換部とを備えているパターン
   判定回路。
2. 【請求項２】回路は集積化され、光変換部の出力を光フ
   ァイバで導出していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のパターン判定回路。
3. 【請求項３】各素子の出力のパターンをデコードするデ
   コード部と、このデコード部の出力をD/A変換するD/A変
   換部と、このD/A変換部の出力を周波数変調する変調部
   とを備えた特許請求範囲第１項記載のパターン判定回
   路。
4. 【請求項４】デコード部、D/A変換部、変調部の系列が
   複数設けられ、各変調部の出力を多重化する多重化変調
   部が更に設けられ、この多重化変調部の出力が項変換部
   に入力されている特許請求範囲第３項記載のパターン判
   定回路。