JP2599985B2 - Pattern recognition system using neural network - Google Patents

Pattern recognition system using neural network

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JP2599985B2
JP2599985B2 JP31236888A JP31236888A JP2599985B2 JP 2599985 B2 JP2599985 B2 JP 2599985B2 JP 31236888 A JP31236888 A JP 31236888A JP 31236888 A JP31236888 A JP 31236888A JP 2599985 B2 JP2599985 B2 JP 2599985B2
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利和 竹森
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大阪瓦斯 株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、センサ群に接続されたニューラルネットを
用いて、各種パターン認識するパターン認識システムに
関する。
The present invention relates to a pattern recognition system for recognizing various patterns using a neural network connected to a sensor group.

[従来の技術] 従来、例えば、各種のガスの種類を認識するシステム
として、多種類のセンサ群と、それに接続されたニュー
ラルネットを用いたシステムが知られている(ニューラ
ルネットを用いたパターン認識システムに関しては、日
経エレクトロニクス,1987.8.10,P.115〜、Nature Vol.3
23,Oct 9,1986参照)。
[Prior Art] Conventionally, as a system for recognizing various types of gases, for example, a system using a group of various types of sensors and a neural network connected to the group is known (pattern recognition using a neural network). Regarding systems, Nikkei Electronics, 1987.8.10, P.115-, Nature Vol.3
23, Oct 9, 1986).

このシステムにおいては、例えば、第4図に示す様な
ニューラルネットにバックプロパゲーションを適用し
て、ガスの種類を認識している(図は説明を簡単にする
ため簡略化している。)。
In this system, for example, back propagation is applied to a neural network as shown in FIG. 4 to recognize the type of gas (the figure is simplified for simplicity of explanation).

図において、1は、多種類のセンサ、21は、その各セ
ンサ1に接続された複数個の第1段シナプス素子、22
は、それら第1段シナプス素子21、21、・・・にそれぞ
れ各接続された第2段シナプス素子、23は、それら第2
段シナプス素子22、22、・・・にそれぞれ各接続された
第3段シナプス素子である。
In the figure, 1 is a multi-type sensor, 21 is a plurality of first-stage synapse elements connected to each sensor 1, 22
Are connected to the first-stage synapse elements 21, 21,... Respectively.
A third-stage synapse element is connected to each of the stage synapse elements 22, 22,....

シナプス素子21は、それらに入力されるセンサ信号の
大きさに応じた大きさの信号をそれぞれ重みづけして次
段の各シナプス素子22、22、・・・へ出力するものであ
る。更に、そのシナプス素子22、22、・・・は、そのよ
うにして入力された各信号の大きさに応じた大きさの信
号をそれぞれの重み付けして次段の各シナプス素子23、
23、・・・へ出力するものである。
The synapse element 21 weights a signal having a magnitude corresponding to the magnitude of the sensor signal input thereto and outputs the weighted signal to each of the synapse elements 22, 22,. Further, the synapse elements 22, 22,... Weight the respective signals having the magnitudes corresponding to the magnitudes of the respective signals thus inputted, and the respective synapse elements 23,
23, ... are output.

このようなシステムを利用して、次のようにパターン
認識する。
Using such a system, pattern recognition is performed as follows.

すなわち、初期の教師つき学習時においては、最上位
の段のシナプス素子23について、それぞれガスの種類を
割り当てる。例えば、左のシナプス素子23にアルコー
ル、中央のシナプス素子23にガソリン、右のシナプス素
子23にLPGガスを割り当てる。そして、センサ群1を、
例えば、アルコールガス中に入れる。そして、左のシナ
プス素子23から十分に大きい信号(0.999)が出力さ
れ、中央及び右のシナプス素子23から十分に小さい信号
(0.001)が出力されるよう、前記各重み付を適切に変
更調節する。同様に、ガソリン、LPGガスについても、
重み付けを変更調節して、ガソリンの場合は、中央のシ
ナプス素子23から十分に大きい信号(0.999)が出力さ
れ、左及び右のシナプス素子23から十分に小さい信号
(0.001)が出力されるようにし、また、LPGガスの場合
は、右のシナプス素子23から十分に大きい信号(0.99
9)が出力され、左及びシナプス素子23から十分に小さ
い信号(0.001)が出力されるようにする。
That is, at the time of the initial supervised learning, a gas type is assigned to each of the synapse elements 23 at the highest stage. For example, alcohol is assigned to the left synapse element 23, gasoline is assigned to the central synapse element 23, and LPG gas is assigned to the right synapse element 23. Then, the sensor group 1 is
For example, put in alcohol gas. The weights are appropriately changed and adjusted so that a sufficiently large signal (0.999) is output from the left synapse element 23 and a sufficiently small signal (0.001) is output from the center and right synapse elements 23. . Similarly, for gasoline and LPG gas,
The weight is changed and adjusted so that in the case of gasoline, a sufficiently large signal (0.999) is output from the central synapse element 23, and a sufficiently small signal (0.001) is output from the left and right synapse elements 23. In the case of LPG gas, a sufficiently large signal (0.99
9) is output, and a sufficiently small signal (0.001) is output from the left and synapse elements 23.

このように、初期の教師つき学習によってニューラル
ネットの各重み付を適正に調節したシステムによって、
未知のガスの中に、前記センサ群を置き、左のシナプス
素子23の信号の大きさと、中央のシナプス素子23の信号
の大きさと、右のシナプス素子23の信号の大きさとを相
対的に比較し、たとえば、0.999が出力されたシナプス
素子23が左のシナプス素子23である場合は、その未知の
ガスは、アルコールと認識している。
In this way, with the system in which each weight of the neural network is appropriately adjusted by the initial supervised learning,
The sensor group is placed in an unknown gas, and the signal magnitude of the left synapse element 23, the signal magnitude of the central synapse element 23, and the signal magnitude of the right synapse element 23 are relatively compared. However, for example, when the synapse element 23 to which 0.999 is output is the left synapse element 23, the unknown gas is recognized as alcohol.

ところで、このようなセンサは、いわゆる経年変化に
より、その特性が変化する。すなわち、センサの出力信
号値が同じアルコールでも違ってくる。それにも関わら
ず、初期に設定させたニューラルネットの重み付けのま
まであると、認識率が低下し誤った認識をしてしまう恐
れがある。
By the way, such a sensor changes its characteristics due to so-called aging. In other words, even if the output signal value of the sensor is the same alcohol, it will be different. Nevertheless, if the weighting of the neural network set at the beginning is left as it is, the recognition rate may be reduced and erroneous recognition may be performed.

そこで、従来は、例えば1年経過すると、再度初期の
場合と同様にして、所定のガスを使用して教師つき学習
させて調整し直す。
Therefore, conventionally, for example, after a lapse of one year, the adjustment is performed again by supervised learning using a predetermined gas in the same manner as in the initial case.

[発明が解決しようとする課題] しかし、そのように、センサの特性の経年変化に対し
て、再度教師つき学習をさせる方法は、オペレータが定
期的に学習させる必要があるので、人手が掛かりすぎる
という課題がある。
[Problem to be Solved by the Invention] However, such a method of performing supervised learning again with respect to the secular change of the characteristic of the sensor is too labor-intensive because the operator needs to perform the learning periodically. There is a problem that.

本発明は、このような従来のニューラルネットパター
ン認識システムの課題に鑑み、人手を必要とせず、セン
サの特性変化に対応できるニューラルネットを用いたパ
ターン認識システムを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a pattern recognition system using a neural net that can respond to a change in sensor characteristics without requiring any human intervention in view of the problems of such a conventional neural network pattern recognition system.

[課題を解決するための手段] 本発明は、認識対象であるガスを検出するガスセンサ
群と、そのガスセンサ群から出力されたデータを入力
し、ニューラルネットを用いてパターン認識を行うニュ
ーラルネット認識手段と、そのニューラルネット認識手
段により認識された結果を出力する認識結果出力手段
と、前記ガスセンサ群の性質に対応して予め決定されて
いる所定期間毎に教師無し学習のタイミングを指示する
タイミング指示手段とを備え、初期に前記ニューラルネ
ットにオペレータにより教師付き学習させた後、制御手
段によって、前記タイミング指示手段からの指示による
所定時期におけるパターン認識の認識結果に基づき、そ
の認識の際の教示データを、前記初期学習時の対応する
教示データ値に近づくように、そのニューラルネットの
重み値を変更するシステムである。
[Means for Solving the Problems] The present invention relates to a gas sensor group for detecting a gas to be recognized, and a neural network recognizing means for inputting data output from the gas sensor group and performing pattern recognition using a neural network. A recognition result output means for outputting a result recognized by the neural network recognition means; and a timing instructing means for instructing the timing of unsupervised learning at predetermined time intervals predetermined according to the properties of the gas sensor group. After having the operator supervisedly learn the neural network by the operator at the beginning, the control means outputs the teaching data at the time of the recognition based on the recognition result of the pattern recognition at a predetermined time according to the instruction from the timing instruction means. The neural network so as to approach the corresponding teaching data value at the time of the initial learning. This is a system for changing the weight value of a set.

[作用] 本発明は、初期にニューラルネットに教師付き学習さ
せた後、例えば、初期設定から一週間毎に、その際の前
記ニューラルネットの教示データに基づきパターン認識
を行い、その認識結果に基づき、前記ニューラルネット
の教示データを前記初期学習時の対応する教示データ値
に近づくように、そのニューラルネットの重み値を変更
する。
[Operation] The present invention performs supervised learning on the neural network at an initial stage, and then, for example, every one week from the initial setting, performs pattern recognition based on the teaching data of the neural network at that time, and based on the recognition result. The weight value of the neural network is changed so that the teaching data of the neural network approaches the corresponding teaching data value at the time of the initial learning.

[実施例] 以下に、本発明をその実施例を示す図面に基づいて説
明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing the examples.

第1図は本発明にかかるニューラルネットを用いたパ
ターン認識システムの一実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a pattern recognition system using a neural network according to the present invention.

各種センサ10は、ガスなどの認識対象を検出するセン
サである。例えば、その一つのセンサ10は、アルコール
ガスに対して大きな信号を出力し、他のガソリンなどの
ガスには小さな信号を出力するものであり、他のセンサ
10はガソリンに対して、大きな信号を出力し、他のガス
には小さな信号しか出力しないものである。
The various sensors 10 are sensors that detect a recognition target such as gas. For example, one of the sensors 10 outputs a large signal for alcohol gas, and outputs a small signal for other gas such as gasoline.
Numeral 10 outputs a large signal to gasoline and outputs only a small signal to other gases.

100は、そのセンサ10、10、・・・から出力されたデ
ータを入力し、ニューラルネットを用いてパターン認識
を行うニューラルネット認識手段である。
Numeral 100 is a neural network recognizing means that receives data output from the sensors 10, 10,... And performs pattern recognition using a neural network.

このニューラルネット認識手段100は、前記各センサ1
0に接続された複数個の第1段シナプス素子210、210、
・・・と、それら第1段シナプス素子210、210、・・・
にそれぞれ各接続された第2段シナプス素子220、220、
・・・と、それら第2段シナプス素子220、220、・・・
にそれぞれ各接続された第3段シナプス素子230、230、
・・・とを備えたニューラルネットを有している。シナ
プス素子210は、それらに入力されるセンサ信号の大き
さに応じた大きさの信号をそれぞれ重みづけして次段の
各シナプス素子220、220、・・・へ出力するものであ
る。更に、そのシナプス素子220は、そのようにして入
力された各信号の大きさに応じた大きさの信号をそれぞ
れ重み付けして次段の各シナプス素子230、230、・・・
へ出力するものである。最終段の各シナプス素子230、2
30、・・・は、それに入力された信号の大きさに対応し
た教示データ信号を出力するものである。
This neural network recognition means 100
A plurality of first-stage synapse elements 210, 210,
, And those first-stage synapse elements 210, 210, ...
Are connected to the second-stage synapse elements 220, 220, respectively.
... and their second-stage synapse elements 220, 220, ...
Are connected to the third-stage synapse elements 230, 230, respectively.
.. Are provided. The synapse element 210 weights a signal having a magnitude corresponding to the magnitude of the sensor signal input thereto and outputs the weighted signal to each of the synapse elements 220, 220,. Further, the synapse element 220 weights a signal having a magnitude corresponding to the magnitude of each signal thus input, and the next-stage synapse elements 230, 230,...
Output to Each synapse element 230, 2 at the last stage
.. Output a teaching data signal corresponding to the magnitude of the signal input thereto.

さらに、ニューラルネット認識手段100は、前記最終
段のシナプス素子230、230、・・・の教示データを入力
し、それらの信号に基づき、後述する各種基準に基づい
て、認識対象をアルコール、ガソリンあるいはLPGガス
と認識する認識手段30を備えている。
Further, the neural network recognizing means 100 inputs the teaching data of the synapse elements 230, 230,... Of the last stage, and based on those signals, recognizes alcohol, gasoline or A recognition means 30 for recognizing LPG gas is provided.

認識結果出力手段40は、前記ニューラルネット認識手
段100により認識された結果を出力する認識結果出力手
段である。例えば、液晶、LED素子、ランプ等の表示手
段である。
The recognition result output means 40 is a recognition result output means for outputting a result recognized by the neural network recognition means 100. For example, display means such as a liquid crystal, an LED element, and a lamp.

タイミング指示手段50は、教師なし学習のタイミング
を指示する手段である。例えば、このタイミング指示手
段50は予め決められた、一週間、一ケ月等所定期間毎に
教師無し学習のタイミングを指示する。
The timing instructing means 50 is means for instructing the timing of unsupervised learning. For example, the timing instructing means 50 instructs the timing of the unsupervised learning at predetermined intervals such as one week, one month, or the like.

制御手段60は、そのタイミング指示手段50からの指示
に従い、その指示があった際の、認識手段30の認識結果
に基づき、その際のシナプス素子230の教示データを初
期学習時の対応する教示データ値に近づくように、その
ニューラルネットの重み値を変更する手段である。
The control means 60, in accordance with the instruction from the timing instruction means 50, based on the recognition result of the recognizing means 30 when the instruction is given, based on the teaching data of the synapse element 230 at that time corresponding to the teaching data at the time of the initial learning. This is a means for changing the weight value of the neural network so as to approach the value.

次に、本発明の実施例の動作を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.

まず、初期にオペレータは、教師つき学習を行う。こ
の初期の教師つき学習は、従来と同様である。すなわ
ち、最上位の段の各シナプス素子230について、それぞ
れガスの種類を割り当てる。例えば、最も左のシナプス
素子230にアルコール、中央のシナプス素子230にガソリ
ン、最も右のシナプス素子230にLPGガスを割り当てる。
そして、そのセンサ群10、10、・・・を、例えば、アル
コールガス中に入れる。そして、左のシナプス素子230
から十分に大きい信号(0.999)が出力され、中央及び
右のシナプス素子230から十分に小さい信号(0.001)が
出力されるよう、前記各重み付を適切に変更調節する。
同様に、ガソリン、LPGガスについても、重み付けを変
更調節し、ガソリンの場合は、中央のシナプス素子23か
ら十分に大きい素子(0.999)が出力され、左及び右の
シナプス素子23から十分に小さい信号(0.001)が出力
されるようにし、また、LPGガスの場合は、右のシナプ
ス素子23から十分に大きい信号(0.999)が出力され、
左及び中央のシナプス素子23から十分に小さい信号(0.
001)が出力されるようにする。
First, the operator performs supervised learning at an early stage. This initial supervised learning is the same as in the past. That is, a gas type is assigned to each of the synapse elements 230 in the uppermost stage. For example, alcohol is assigned to the leftmost synapse element 230, gasoline is assigned to the central synapse element 230, and LPG gas is assigned to the rightmost synapse element 230.
Then, the sensor groups 10, 10,... Are put in, for example, alcohol gas. And the left synaptic element 230
Are appropriately changed and adjusted so that a sufficiently large signal (0.999) is output from the, and a sufficiently small signal (0.001) is output from the center and right synapse elements 230.
Similarly, for gasoline and LPG gas, the weights are changed and adjusted. In the case of gasoline, a sufficiently large element (0.999) is output from the central synapse element 23, and a sufficiently small signal is output from the left and right synapse elements 23. (0.001) is output, and in the case of LPG gas, a sufficiently large signal (0.999) is output from the right synapse element 23,
A sufficiently small signal from the left and center synapse elements 23 (0.
001) is output.

このようにして、初期の教師つき学習によってニュー
ラルネットの各重み付を適正に調節したシステムを作り
上げる。
In this way, a system in which each weight of the neural network is appropriately adjusted by the initial supervised learning is created.

以後、このシステムによって、未知のガスを認識す
る。すなわち、未知のガスの中に、前記センサ10、10、
・・・を置き、認識手段30によって左のシナプス素子23
0の信号の大きさと、中央のシナプス素子230の信号の大
きさと、右のシナプス素子230の信号の大きさとを相対
的に比較し、たとえば、0.999の大きさの信号が出力さ
れたシナプス素子230が左のシナプス素子230である場合
は、その未知ガスは、アルコールと認識する。また、中
央のシナプス素子230から、0.999の大きさの信号が出力
された場合は、その未知のガスは、ガソリンと認識す
る。更に、左のシナプス素子230から、0.999の大きさの
信号が出力された場合は、その未知のガスは、LPGガス
と認識する。他のガスについても同様にして行われる。
Thereafter, the unknown gas is recognized by this system. That is, in the unknown gas, the sensors 10, 10,
... and the synapse element 23 on the left by the recognition means 30
The magnitude of the signal of 0, the magnitude of the signal of the central synapse element 230, and the magnitude of the signal of the right synapse element 230 are relatively compared, for example, a synapse element 230 from which a signal of magnitude 0.999 was output. Is the left synaptic element 230, the unknown gas is recognized as alcohol. When a signal having a magnitude of 0.999 is output from the central synapse element 230, the unknown gas is recognized as gasoline. Further, when a signal having a magnitude of 0.999 is output from the left synapse element 230, the unknown gas is recognized as an LPG gas. The same applies to other gases.

次に、上記初期設定時から、予め決めておいた所定期
間、例えば一週間経つと前記タイミング指示手段50は、
教師無しの学習のタイミングを指示する。
Next, from the time of the initial setting, when a predetermined period determined in advance, for example, one week, the timing instruction means 50,
Instructs the timing of unsupervised learning.

制御手段60は、このタイミング指示手段50からの指示
を受けて、その指示があった際の、認識手段30の認識結
果に基づき、その際のシナプス素子230の教示データを
初期学習時の対応する教示データ値に近づくように、そ
のニューラルネットの重み値を変更する。すなわち、指
示があった際の認識結果がアルコールガスであり、左の
シナプス素子230の教示データ値が0.911、中央のシナプ
ス素子230の教示データ値が0.051、左のシナプス素子23
0の教示データ値が0.051であるとする。これら数値が初
期の値と異なるのは、センサ10の特性が経年変化したた
めである。そこで、左のシナプス素子230の教示データ
が前記初期の値の0.999に、中央のシナプス素子230の教
示データが前記初期の値の0.001に、左のシナプス素子2
30の教示データが前記初期の値の0.001になるように、
前記重みを変更させる。
The control unit 60 receives the instruction from the timing instruction unit 50, and based on the recognition result of the recognizing unit 30 when the instruction is given, the teaching data of the synapse element 230 at that time corresponds to the initial learning. The weight value of the neural network is changed so as to approach the teaching data value. That is, the recognition result at the time of the instruction is alcohol gas, the teaching data value of the left synapse element 230 is 0.911, the teaching data value of the central synapse element 230 is 0.051, and the left synapse element 23 is 23.
Assume that the teaching data value of 0 is 0.051. These numerical values are different from the initial values because the characteristics of the sensor 10 have changed over time. Therefore, the teaching data of the left synapse element 230 is the initial value of 0.999, the teaching data of the central synapse element 230 is the initial value of 0.001, and the left synapse element 2 is
30 teaching data is 0.001 of the initial value,
The weight is changed.

その変更から、一週間経つと再び、タイミング指示手
段50は、再学習を指示する。その指示を受けて制御手段
60は、上述のようにして、再度重みを変更する。
One week after the change, the timing instructing means 50 again instructs re-learning. Control means receiving the instruction
60 changes the weight again as described above.

このようにして、適宜の間隔で、本発明のシステム
は、教師無しの学習を自動的に実行していく。
In this way, at appropriate intervals, the system of the present invention automatically performs unsupervised learning.

なお、再学習の際、教示データを上記実施例のように
初期の対応する値自身に近づけるのではなく、少なくと
も、その教示データと、対応する初期教示データから決
まる所定値に近づけるものであってもよい。例えば、確
信度CFを導入し、再学習時の教示データと、対応する初
期教示データと、その確信度CFとから決まる所定値に近
づけるようにしてもよい。その内容を第2図を参照して
次に説明する。
At the time of re-learning, the teaching data does not approach the initial corresponding value itself as in the above embodiment, but at least approaches the teaching data and a predetermined value determined from the corresponding initial teaching data. Is also good. For example, a certainty factor CF may be introduced so as to approach a predetermined value determined by the teaching data at the time of re-learning, the corresponding initial teaching data, and the certainty factor CF. The contents will be described next with reference to FIG.

すなわち、第2図において、初期の教示データ(20
1)をXとし、一週間後の教示データ(202)をDとし、
認識結果をRとし、また確信度をCFとすると、新しい目
標とする教示データ(203)を、 N=[Ni、NO] Ni=(1−CF)X+CF・D NO=R で表すことが出来る。
That is, in FIG. 2, the initial teaching data (20
1) is set to X, teaching data (202) one week later is set to D,
Assuming that the recognition result is R and the confidence is CF, the new target teaching data (203) is expressed by N = [N i , N O ] N i = (1−CF) X + CF · D N O = R Can be represented.

なお、認識結果がiである場合の確信度CFとは、 である。Note that the confidence CF when the recognition result is i is It is.

n:パターン数(認識対象種類の数) Oi、Oj:教示データ値 また、タイミング指示手段50は、前記認識手段30の認
識結果に基づき、その認識の際の教示データと前記初期
学習時の対応する教示データとを常時比較し、その差が
所定値を越えると教師無し学習のタイミングを指示する
ものであってもよい。すなわち、現在の認識結果がアル
コールガスだとすると、各シナプス素子230のアルコー
ルガスの場合の初期の教示データ値の0.999、0.001、0.
001の現在の教示データ値、例えば、0.987、0.006、0.0
08とをそれぞれ比較し、その差が予め決めておいた所定
値を越えた際に、例えば最左のシナプス素子230につい
て、差が0.012であり、所定値0.008を越えているので、
教師無し学習の指示を行うものである。これは、ある程
度差が出来ると、再学習が必要と考えられるからであ
る。これによって、再学習しなければならなくなると、
再学習が行われることとなる。
n: the number of patterns (the number of types of recognition targets) O i , O j : teaching data values Further, based on the recognition result of the recognition means 30, the timing instructing means 50 determines the teaching data at the time of the recognition and the initial learning time. May be always compared with the corresponding teaching data, and when the difference exceeds a predetermined value, the timing of unsupervised learning may be instructed. That is, assuming that the current recognition result is alcohol gas, the initial teaching data values of 0.999, 0.001, and 0 in the case of alcohol gas of each synapse element 230.
001 current teaching data value, e.g. 0.987, 0.006, 0.0
08, respectively, and when the difference exceeds a predetermined value determined in advance, for example, for the leftmost synapse element 230, the difference is 0.012, since it exceeds the predetermined value 0.008,
This is for giving an instruction for unsupervised learning. This is because re-learning is considered necessary if there is a certain difference. This means that if you have to re-learn,
Re-learning will be performed.

次に、本発明のシミュレーション実験結果を示す。 Next, the results of a simulation experiment of the present invention will be described.

第3図は、センサの特性変化を示すグラフである。ガ
ソリンに関するセンサ群S1,S2,・・・の出力値は、実線
Aから5カ月後には実線A′の様に経年変化するとし、
またアルコールに関する前記センサ群S1,S2,・・・の出
力値は、破線Bから5カ月後には実線B′に示す様に変
化するとする。
FIG. 3 is a graph showing a characteristic change of the sensor. The output values of the sensor groups S1, S2,... Relating to gasoline change over time as indicated by the solid line A 'five months after the solid line A.
It is assumed that the output value of the sensor group S1, S2,... Regarding alcohol changes as shown by a solid line B 'five months after the broken line B.

このように特性が経年変化するセンサ群S1,S2・・・
を用いて初期に学習して認識するシステムでは、5カ月
後には、ガソリンとアルコールとを認識し損なう恐れが
でてくる。
As described above, the sensor groups S1, S2,.
In a system that learns and recognizes at an early stage using, there is a risk that after five months, gasoline and alcohol may not be recognized.

本シミュレーションでは、一ケ月毎に5カ月分の特性
変化の1/5づつ変化するものとした。
In this simulation, it is assumed that the characteristic changes by 1/5 of the characteristic change for 5 months every month.

その結果を表1、2に示す。 The results are shown in Tables 1 and 2.

表1は、従来の初期のみ教師付き学習を実行する場合
の認識結果を示すものである。
Table 1 shows the recognition result when the supervised learning is performed only at the initial stage in the related art.

表1から明らかなように、3カ月目以降、ガソリンを
アルコールと誤って判断している。5カ月間の正解率は
70%である。
As is evident from Table 1, after the third month, gasoline is mistaken for alcohol. The correct answer rate for 5 months
70%.

表2は、本発明による、再度教師無し学習を1カ月毎
に行わせた場合の認識結果を示すものである。
Table 2 shows recognition results when unsupervised learning is performed again every month according to the present invention.

表2から明らかなように、特性変化を再度学習してい
るので、認識率は低下しない。5カ月間の正解率は100
%である。
As is clear from Table 2, since the characteristic change is learned again, the recognition rate does not decrease. 100% accuracy for 5 months
%.

なお、以上述べたニューラルネット認識手段100、制
御手段60、タイミング指示手段50は、ディスクリートな
ハードウェアによらず、コンピュータを用いてソフトウ
ェア的に実現することもできる。
The neural network recognizing means 100, the control means 60, and the timing instructing means 50 described above can be realized not by discrete hardware but by software using a computer.

また、本発明は、上記ガスの種類の認識のほか、温度
や、文字パターン認識等複数個のセンサを用いる他のパ
ターン認識システムにも適用できることはいうまでもな
い。
Further, it goes without saying that the present invention can be applied to other pattern recognition systems using a plurality of sensors, such as temperature and character pattern recognition, in addition to the above gas type recognition.

[発明の効果] 以上述べたところから明らかなように、本発明にかか
るニューラルネットを用いたパターン認識システムは、
タイミング指示手段の指示にしたがい、自動的に教師無
し学習を繰り返すので、人手を介することなく、センサ
群の特性の経年変化に対応して長期にわたって正しく認
識していくことが出来る長所を備える。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the pattern recognition system using the neural network according to the present invention includes:
Since the unsupervised learning is automatically repeated according to the instruction of the timing instruction means, there is an advantage that the recognition can be correctly performed for a long time in response to the secular change of the characteristic of the sensor group without manual intervention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明にかかるニューラルネットを用いたパ
ターン認識システムの一実施例を示すブロック図、第2
図は、同実施例の訓練データの作成方法を示す構成図、
第3図は、同実施例のシミュレーションにおけるセンサ
の特性変化を示すグラフ、第4図は、ニューラルネット
を用いたパターン認識システムの要部略示構成図であ
る。 10……センサ、30……認識手段、40……認識結果出力手
段、50……タイミング指示手段、60……制御手段、21
0、220、230……シナプス素子、100……ニューラルネッ
ト認識手段
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pattern recognition system using a neural network according to the present invention.
The figure is a configuration diagram showing a method of creating training data of the embodiment,
FIG. 3 is a graph showing a characteristic change of a sensor in the simulation of the embodiment, and FIG. 4 is a schematic diagram showing a main part of a pattern recognition system using a neural network. 10: sensor, 30: recognition means, 40: recognition result output means, 50: timing instruction means, 60: control means, 21
0, 220, 230 ... synapse element, 100 ... neural network recognition means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 電子情報通信学会技術研究報告 Vo l.88No.177 PP.79〜94 PR U88−58「ニューラルネットを用いた文 字認識」山田、上、溝口、天満 電子情報通信学会技術研究報告 Vo l.88No.177 PP.71〜77 PR U88−57「ニューラルネットによる手書 き英数字認識−モデル規模及び学習デー タ数に関する評価検討−」香田他 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (56) References IEICE Technical Report Vol. 88 No. 177 PP. 79-94 PR U88-58 "Character Recognition Using Neural Networks" Yamada, Kami, Mizoguchi, Tenma IEICE Technical Report Vol. 88 No. 177 PP. 71-77 PR U88-57 "Handwritten Alphanumeric Recognition Using Neural Networks-Evaluation of Model Size and Number of Learning Data-" Kada et al.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】認識対象であるガスを検出するガスセンサ
群と、そのガスセンサ群から出力されたデータを入力
し、ニューラルネットを用いてパターン認識を行うニュ
ーラルネット認識手段と、そのニューラルネット認識手
段により認識された結果を出力する認識結果出力手段
と、前記ガスセンサ群の性質に対応して予め決定されて
いる所定期間毎に教師無し学習のタイミングを指示する
タイミング指示手段とを備え、初期に前記ニューラルネ
ットにオペレータにより教師付き学習させた後、制御手
段によって、前記タイミング指示手段からの指示による
所定時期におけるパターン認識の認識結果に基づき、そ
の認識の際の教示データを、前記初期学習時の対応する
教示データ値に近づくように、そのニューラルネットの
重み値を変更することを特徴とするニューラルネットを
用いたパターン認識システム。
1. A group of gas sensors for detecting a gas to be recognized, a neural network recognizing means for inputting data output from the group of gas sensors and performing pattern recognition using a neural network, and the neural network recognizing means. A recognition result output unit that outputs a recognized result; and a timing instruction unit that instructs the timing of unsupervised learning for each predetermined period that is predetermined according to the property of the gas sensor group. After the network has been supervised by an operator, the control means, based on the recognition result of the pattern recognition at a predetermined time according to the instruction from the timing instruction means, converts the teaching data at the time of the recognition into the corresponding data at the time of the initial learning. Changing the weight value of the neural network so that it approaches the teaching data value Pattern recognition system using a neural network characterized.
【請求項2】認識対象であるガスを検出するガスセンサ
群と、そのガスセンサ群から出力されたデータを入力
し、ニューラルネットを用いてパターン認識を行うニュ
ーラルネット認識手段と、そのニューラルネット認識手
段により認識された結果を出力する認識結果出力手段
と、前記ガスセンサ群の性質に対応して予め決定されて
いる所定期間毎に教師なし学習のタイミングを指示する
タイミング指示手段とを備え、初期に前記ニューラルネ
ットにオペレータにより教師付き学習させた後、制御手
段によって、前記タイミング指示手段からの指示による
所定時期におけるパターン認識の認識結果に基づき、そ
の認識の際の教示データを、少なくとも前記初期学習時
の対応する教示データ値とその認識の際の教示データか
ら決まる値に近づくように、そのニューラルネットの重
み値を変更することを特徴とするニューラルネットを用
いたパターン認識システム。
2. A gas sensor group for detecting a gas to be recognized, a neural network recognizing means for inputting data output from the gas sensor group and recognizing a pattern using a neural network, and the neural network recognizing means. A recognition result output unit that outputs a recognized result; and a timing instruction unit that instructs the timing of unsupervised learning for each predetermined period that is predetermined according to the property of the gas sensor group. After the network has been supervised by an operator, the control means, based on the recognition result of the pattern recognition at a predetermined time in accordance with the instruction from the timing instructing means, transmits the teaching data at the time of the recognition at least during the initial learning. To the value determined by the teaching data value to be recognized and the teaching data at the time of recognition. , The pattern recognition system using neural network and changes the weight value of the neural network.
【請求項3】初期に前記ニューラルネットにオペレータ
により教師付き学習させた後、制御手段によって、前記
タイミング指示手段からの指示による所定時期における
パターン認識の認識結果に基づき、その認識の際の教示
データを、少なくとも前記初期学習時の対応する教示デ
ータ値とその認識の際の教示データと確信度CFとから決
まる値に近づくように、そのニューラルネットの重み値
を変更することを特徴とする請求項2記載のニューラル
ネットを用いたパターン認識システム。
3. The method according to claim 1, wherein the neural network is supervised and learned by an operator at an initial stage, and then, based on a recognition result of the pattern recognition at a predetermined time in accordance with an instruction from the timing instructing means, the teaching data is used by the control means. The weight value of the neural network is changed so as to approach at least a value determined from the corresponding teaching data value at the time of the initial learning, the teaching data at the time of its recognition, and the certainty factor CF. 2. A pattern recognition system using the neural network described in 2.
【請求項4】認識対象であるガスを検出するガスセンサ
群と、そのガスセンサ群から出力されたデータを入力
し、ニューラルネットを用いてパターン認識を行うニュ
ーラルネット認識手段と、そのニューラルネット認識手
段により認識された結果を出力する認識結果出力手段
と、教師なし学習のタイミングを指示するタイミング指
示手段とを備え、初期に前記ニューラルネットにオペレ
ータにより教師付き学習させた後、制御手段によって、
前記タイミング指示手段からの指示による所定時期にお
けるパターン認識の認識結果に基づき、その認識の際の
教示データを、前記初期学習時の対応する教示データ値
に近づくように、そのニューラルネットの重み値を変更
し、 また、前記タイミング指示手段は、前記認識結果に基づ
きその際の教示データと前記初期学習時の対応する教示
データとを常時比較し、その差が、前記ガスセンサの性
質に対応して予め決定されている所定値を越えると教師
無し学習のタイミングを指示するものであることを特徴
とするニューラルネットを用いたパターン認識システ
ム。
4. A gas sensor group for detecting a gas to be recognized, a neural network recognizing means for inputting data output from the gas sensor group and performing pattern recognition using a neural network, and the neural network recognizing means. A recognition result output unit that outputs a recognized result, and a timing instruction unit that instructs the timing of unsupervised learning, and after the supervised learning is initially performed by the operator on the neural network by the operator, by the control unit,
Based on the recognition result of the pattern recognition at a predetermined time according to the instruction from the timing instructing means, the weight value of the neural network is set so that the teaching data at the time of the recognition approaches the corresponding teaching data value at the time of the initial learning. Further, the timing instruction means constantly compares the teaching data at that time with the corresponding teaching data at the time of the initial learning based on the recognition result, and the difference is determined in advance in accordance with the property of the gas sensor. A pattern recognition system using a neural network, wherein when a predetermined value is exceeded, the timing of unsupervised learning is instructed.
【請求項5】認識対象であるガスを検出するガスセンサ
群と、そのガスセンサ群から出力されたデータを入力
し、ニューラルネットを用いてパターン認識を行うニュ
ーラルネット認識手段と、そのニューラルネット認識手
段により認識された結果を出力する認識結果出力手段
と、教師なし学習のタイミングを指示するタイミング指
示手段とを備え、初期に前記ニューラルネットにオペレ
ータにより教師付き学習させた後、制御手段によって、
前記タイミング指示手段からの指示による所定時期にお
けるパターン認識の認識結果に基づき、その認識の際の
教示データを、少なくとも前記初期学習時の対応する教
示データ値とその認識の際の教示データから決まる値に
近づくように、そのニューラルネットの重み値を変更
し、 また、前記タイミング指示手段は、前記認識結果に基づ
きその際の教示データと前記初期学習時の対応する教示
データとを常時比較し、その差が、前記ガスセンサの性
質に対応して予め決定されている所定値を越えると教師
無し学習のタイミングを指示するものであることを特徴
とするニューラルネットを用いたパターン認識システ
ム。
5. A gas sensor group for detecting a gas to be recognized, a neural network recognizing means for inputting data output from the gas sensor group and performing pattern recognition using a neural net, and the neural network recognizing means. A recognition result output unit that outputs a recognized result, and a timing instruction unit that instructs the timing of unsupervised learning, and after the supervised learning is initially performed by the operator on the neural network by the operator, by the control unit,
Based on the recognition result of the pattern recognition at a predetermined time according to the instruction from the timing instructing means, the teaching data at the time of the recognition is determined at least from the corresponding teaching data value at the time of the initial learning and the teaching data at the time of the recognition. The timing instruction means constantly compares the teaching data at that time with the corresponding teaching data at the time of the initial learning based on the recognition result, so as to approach A pattern recognition system using a neural network, wherein when the difference exceeds a predetermined value which is predetermined according to the properties of the gas sensor, the timing of unsupervised learning is instructed.
【請求項6】初期に前記ニューラルネットにオペレータ
により教師付き学習させた後、制御手段によって、前記
タイミング指示手段からの指示による所定時期における
パターン認識の認識結果に基づき、その認識の際の教示
データを、少なくとも前記初期学習時の対応する教示デ
ータ値とその認識の際の教示データと確信度CFとから決
まる値に近づくように、そのニューラルネットの重み値
を変更することを特徴とする請求項5記載のニューラル
ネットを用いたパターン認識システム。
6. After the neural network has been supervised by an operator at an initial stage, the control means, based on the recognition result of pattern recognition at a predetermined time in accordance with an instruction from the timing instruction means, teach data for the recognition. The weight value of the neural network is changed so as to approach at least a value determined from the corresponding teaching data value at the time of the initial learning, the teaching data at the time of its recognition, and the certainty factor CF. 5. A pattern recognition system using the neural network according to 5.
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電子情報通信学会技術研究報告 Vol.88No.177 PP.71〜77 PRU88−57「ニューラルネットによる手書き英数字認識−モデル規模及び学習データ数に関する評価検討−」香田他
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