JP3275311B2 - Creative devices and neural networks - Google Patents

Creative devices and neural networks

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JP3275311B2
JP3275311B2 JP21352890A JP21352890A JP3275311B2 JP 3275311 B2 JP3275311 B2 JP 3275311B2 JP 21352890 A JP21352890 A JP 21352890A JP 21352890 A JP21352890 A JP 21352890A JP 3275311 B2 JP3275311 B2 JP 3275311B2
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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、人工知能技術により新機能を有する装置を
創作する創作装置、および創作装置の具現化に適したニ
ューラルネットワークに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a creation device for creating a device having a new function by artificial intelligence technology, and a neural network suitable for realizing the creation device.

《従来の技術》 新たなニーズ等により新しい機能を有する新規な装置
の創作は、従来より今日に至るまで、その装置に関する
基本知識を有する技術者による個人的な、或はグループ
による創作活動により全て行われている。
<Conventional technology> Creation of a new device having a new function due to new needs, etc., up to now, has been performed by a person having basic knowledge of the device by a personal or group creative activity. Is being done.

《発明が解決しようとする課題》 従来、新規な装置を独創的に創作する場合には優れた
人間の頭脳に頼るしかなく、このため新規な装置の創
作、設計には、多くの場合、多大な時間と費用が必要に
なっている。
<< Problems to be Solved by the Invention >> Conventionally, when a new device is originally created, it is necessary to rely on a superior human brain. Time and money are needed.

本発明は、上述の如き問題点に鑑み、人工知能技術の
利用により、機械的に新機能装置を独創的に自動創作す
る創作装置、および創作装置の具現化に適したニューラ
ルネットワークを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a creative device that automatically and creatively creates a new functional device mechanically by utilizing artificial intelligence technology, and a neural network suitable for realizing the creative device. It is an object.

《課題を解決するための手段》 上記目的を達成するために、本発明は、構想された新
機能装置に関する入力データとこの入力データに対応す
る期待出力データとを与えられることにより内部構造を
自己組織的に学習する学習手段と、前記学習手段の状態
情報を検出する状態情報検出手段と、既知の基本機能に
対応する状態情報パターンと既知の基本機能の基本結合
形態に対応する状態情報パターンとを記憶する基本パタ
ーン記憶手段と、前記状態情報検出手段により検出され
た状態情報に於いて前記基本パターン記憶手段が記憶し
ている前記状態情報パターンと類似の領域を検出するマ
ッチング手段と、前記マッチング手段による検出結果に
基き前記入力データの入力により前記期待出力データと
同等の出力を生じる新機能装置の構成を示すデータを出
力する構成データ生成手段とを有し、前記学習手段はニ
ューラルネットワークであり、ニューロン間のシナプス
荷重の変更により内部構造を自己組織的に学習するよう
構成され、前記ニューラルネットワークは多層構造をな
し、バックプロパゲーション学習法を実行するよう構成
され、前記ニューラルネットワークのシナプスは、シナ
プス荷重に応じて発光量を変化する発光素子を含み、前
記状態情報検出手段は、前記発光素子の発光状態を前記
ニューラルネットワーク内の状態情報として画像化する
画像化手段を含み、前記基本パターン記憶手段は、既知
の基本機能に対応する状態情報パターンと既知の基本機
能の基本結合形態に対応する状態情報パターンとを画像
パターンとして記憶し、前記マッチング手段は、前記画
像化手段により画像化された前記ニューラルネットワー
ク内の状態情報に於いて前記基本パターン記憶手段が記
憶している前記状態情報パターンと類似の領域を検出す
るよう構成されていることを特徴とするものである。
<< Means for Solving the Problems >> In order to achieve the above object, the present invention provides an internal structure by receiving input data relating to a conceived new functional device and expected output data corresponding to the input data. Learning means for systematically learning; state information detecting means for detecting state information of the learning means; a state information pattern corresponding to a known basic function and a state information pattern corresponding to a basic combination form of the known basic function; A matching pattern detecting means for detecting a region similar to the state information pattern stored in the basic pattern storing means in the state information detected by the state information detecting means; FIG. 9 shows a configuration of a new function device that generates an output equivalent to the expected output data by inputting the input data based on a detection result by the means. And a configuration data generating unit for outputting data, wherein the learning unit is a neural network, and is configured to self-organizely learn an internal structure by changing a synaptic load between neurons, and the neural network has a multilayer structure. None, configured to execute a back propagation learning method, wherein the synapse of the neural network includes a light-emitting element that changes the amount of light emission according to a synapse load, and the state information detecting unit detects a light-emitting state of the light-emitting element. The image processing apparatus further includes imaging means for imaging as state information in the neural network, wherein the basic pattern storage means includes a state information pattern corresponding to a known basic function and a state information pattern corresponding to a basic combination form of the known basic function. Is stored as an image pattern, and the matching means And it is characterized in that it is configured to detect a similar area and the state information pattern state the basic pattern storage means at the information stored in the imaged in the neural network by.

また本発明による創作装置は、上述の如き手段に加
え、前記基本パターン記憶手段が記憶している前記状態
情報パターンと類似の領域がマッチング手段により検出
された時にはその領域に類似の状態情報パターンを書き
込むパターン書き込み手段を有していてよい。
Further, in addition to the means as described above, when a region similar to the state information pattern stored in the basic pattern storage unit is detected by the matching unit, the creation device according to the present invention may generate a state information pattern similar to the region. It may have pattern writing means for writing.

また上述の創作装置に於て、前記ニューラルネットワ
ークのシナプスは受光量に応じてシナプス荷重を変化さ
せる受光素子を含み、更に、前記画像化手段により画像
化された前記ニューラルネットワーク内の状態情報に於
いて前記基本パターン記憶手段が記憶している前記状態
情報パターンと類似の領域が前記マッチング手段により
検出された時にはその領域の前記受光素子に対し前記基
本パターン記憶手段が記憶している状態情報パターンの
うち前記類似の状態情報パターンに応じて光を照射する
光学的状態情報パターン書き込み手段が設けられていて
よい。
In the above-described creative apparatus, the synapse of the neural network includes a light receiving element that changes a synapse load according to the amount of received light, and further includes a state information in the neural network imaged by the imaging unit. When a region similar to the state information pattern stored in the basic pattern storage unit is detected by the matching unit, the state information pattern stored in the basic pattern storage unit for the light receiving element in that region is detected. An optical state information pattern writing means for irradiating light according to the similar state information pattern may be provided.

上述の如き創作装置の具現化に適したニューラルネッ
トワークを提供する目的は、本発明によれば、シナプス
荷重に応じて発光量を変化する発光素子と受光量に応じ
てシナプス荷重を変化させる受光素子とを有し、光学的
にニューラルネットワーク内の状態情報を表示し、光学
的にシナプス荷重を可変設定されるシナプスを有してい
ることを特徴とするニューラルネットワークによって達
成される。
According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a neural network suitable for realizing a creative device as described above, and a light-emitting element that changes a light emission amount according to a synapse load and a light-receiving element that changes a synapse load according to a light reception amount And a synapse that optically displays state information in the neural network and has an optically variable synapse load.

《作用》 上述の如き構成によれば、ニューラルネットワークの
如き学習手段に構想された新機能装置に関する入力デー
タとこの入力データに対応する期待出力データとが与え
られることにより学習手段のの内部構造が自己組織的に
学習され、この学習手段の状態情報が状態情報検出手段
により検出され、状態情報検出手段により検出された状
態情報に於いて基本パターン記憶手段が記憶している状
態情報パターン(モデルパターン)と類似の領域を検出
するマッチングがマッチング手段により行なわれ、この
検出結果に基き構成データ生成手段によって前記入力デ
ータの入力により前記期待出力データと同等の出力を生
じる新機能装置の構成を示すデータが出力される。
<< Operation >> According to the configuration as described above, the input structure and the expected output data corresponding to the input data of the new functional device envisioned in the learning means such as a neural network are given, so that the internal structure of the learning means is changed. Self-organized learning is performed, state information of the learning means is detected by the state information detecting means, and state information patterns (model patterns) stored in the basic pattern storing means are stored in the state information detected by the state information detecting means. ) Is detected by the matching means, and based on the result of the detection, data indicating the configuration of the new functional device which produces an output equivalent to the expected output data by inputting the input data by the configuration data generating means. Is output.

ニューラルネットワークのシナプスがシナプス荷重に
応じて発光量を変化する発光素子を含み、前記状態情報
検出手段が前記発光素子の発光状態を前記ニューラルネ
ットワーク内の状態情報として画像化する画像化手段を
含んでおり、前記基本パターン記憶手段が既知の基本機
能に対応する状態情報パターンと既知の基本機能の基本
結合形態に対応する状態情報パターンとを画像パターン
として記憶している場合には、前記マッチング手段は前
記画像化手段により画像化された前記ニューラルネット
ワーク内の状態情報に於いて前記基本パターン記憶手段
が記憶している前記状態情報パターンと類似の領域をパ
ターン認識をもって検出するようになる。
The synapse of the neural network includes a light emitting element that changes a light emission amount according to a synapse load, and the state information detecting means includes imaging means for imaging a light emitting state of the light emitting element as state information in the neural network. If the basic pattern storage means stores a state information pattern corresponding to a known basic function and a state information pattern corresponding to a basic combination form of the known basic functions as an image pattern, the matching means In the state information in the neural network imaged by the imaging means, an area similar to the state information pattern stored in the basic pattern storage means is detected by pattern recognition.

更には前記状態情報パターンと類似の領域が前記マッ
チング手段により検出された時には、光学的状態情報パ
ターン書き込み手段によりその領域の受光素子に対し前
記基本パターン記憶手段が記憶している状態情報パター
ンのうち前記類似の状態情報パターンに応じて光を照射
してシナプス荷重を変化させることが行なわれ、これに
よりニューラルネットワークの前記領域が前記類似の既
知の状態情報パターンに置き換えられ、既知の状態情報
パターンの組合せによる新機能装置の創作が促進され
る。
Furthermore, when a region similar to the state information pattern is detected by the matching unit, the optical state information pattern writing unit stores the state information pattern stored in the basic pattern storage unit for the light receiving element in that region. Irradiating light according to the similar state information pattern to change the synapse load is performed, whereby the area of the neural network is replaced with the similar known state information pattern, and the known state information pattern is changed. Creation of new functional devices by combination is promoted.

即ち、上述の如き構成よりなる本発明による創作装置
は、一般に、人間が新しい機能の装置を創作する場合に
は、次に示す如き四つのステップをもって行われると云
う、装置の創作過程についての独特な理論に基づいて構
成されている。
In other words, the creative device according to the present invention having the above-described configuration generally has a unique process for creating a device having the following four steps when a human creates a device having a new function. It is constructed based on various theories.

第一ステップ 新しい機能を有する装置の、あるべき、換言すれば所
要の入力と出力とを想定する。
First Step Assume the desired, or in other words, the required inputs and outputs of the device with the new function.

第二ステップ あるべき入力と出力とを集中的に思考することによ
り、人間の右脳内に、その入力と出力との関係をシミュ
レーション実行する場が一時的に自己組織化される。こ
の場を感性場と名付け、感性場は右脳内のニューロン間
結合であるシナプスの結合強度係数(シナプス荷重)が
空間的に分布したものであり、これは情報処理機能を表
現する。
Second step By intensively thinking about the inputs and outputs that should be, a place where the relationship between the inputs and outputs is simulated in the human right brain is temporarily self-organized. This field is called the sensuous field, and the sensuous field is a spatial distribution of synaptic connection strength coefficients (synaptic loads), which are connections between neurons in the right brain, and expresses an information processing function.

第三ステップ 右脳内の感性場以外の部分は感性場を認識対象のパタ
ーンとしてパターン認識を行う。
Third step Pattern recognition is performed on the part of the right brain other than the sensibility field using the sensibility field as a recognition target pattern.

第四ステップ 感性場の局所の部分パターンに対して既知の基本機能
ブロックの分布のなかで、最も類似している既知の基本
機能ブロックのパターンをそこに強制的に当てはめて感
性場の局所の部分パターンをその類似の基本機能ブロッ
クのパターンに置き換える。そして第二ステップに戻
り、再度、自己組織化を実行する。この結果、感性場が
既知の既知の基本機能ブロックの組合せにより表現され
たならば、新機能装置の創作が完了したことになる。
Fourth step In the distribution of the known basic functional blocks with respect to the local partial pattern of the sensitivity field, the pattern of the most similar known basic functional block is forcibly applied to the local partial pattern of the sensitivity field. Replace the pattern with its similar basic function block pattern. Then, returning to the second step, the self-organization is executed again. As a result, if the sensation field is represented by a combination of known basic functional blocks, creation of a new functional device is completed.

《実施例》 以下に添付の図を用いて本発明を実施例について詳細
に説明する。
<< Example >> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明による創作装置の一実施例を示してい
る。創作装置は多層構造のニューラルネットワーク1を
有している。
FIG. 1 shows an embodiment of a creation device according to the present invention. The creation device has a neural network 1 having a multilayer structure.

ニューラルネットワーク1は、この実施例に於いて
は、4層7段構造のバックプロパゲーション型ニューラ
ルネットワークとして構成され、1〜3層のニューロン
Θijは、第2図に示されている如く、隣接する次層の全
ニューロンとの間にシナプス荷重(重み)W(n)jkを
もって可変シナプス結合されている。ここで、符号Θij
とW(n)jkの意味について定義する。
In this embodiment, the neural network 1 is configured as a back propagation type neural network having a four-layer seven-stage structure, and the neurons Θij of the first to third layers are adjacent as shown in FIG. A variable synapse connection is established between all the neurons in the next layer and a synapse load (weight) W (n) jk. Where the code Θij
And the meaning of W (n) jk are defined.

Θij:第1層のj番目(段目)のニューロン W(n)jk:第n層のj番目のニューロンΘnjと第
(n+1)層のk番目のニューロンΘ(n+1)kとの
結合シナプスのシナプス荷重 バックプロパゲーション型のニューラルネットワーク
1は、第1層(入力層)の7個のニューロンΘ11〜Θ17
の各々に、構想された新機能装置、即ち創作すべき新機
能装置に関する入力データX1〜X7を与えられ、最終層
(出力層)である第4層の7個のニューロンΘ71〜Θ77
の各々より出力データY1〜Y7を出力ポート31〜37へ出力
し、また教師入力として、入力データX1〜X7に対応する
期待出力データD1〜D7を出力ポート31〜37に与えられ、
期待出力データD1〜D7と出力データY1〜Y7との誤差二乗
和による誤差総和に基いて得られる学習信号を各結合シ
ナプスへ出力層の側より逆伝播することにより、内部構
造を自己組織的に学習する学習手段として機能するよう
になっている。
Θij: the j-th (stage) neuron of the first layer W (n) jk: the connection synapse between the j-th neuron nnj of the n-th layer and the k-th neuron ((n + 1) k of the (n + 1) -th layer Synapse weight The back propagation type neural network 1 is composed of seven neurons Θ 11 to Θ 17 in the first layer (input layer).
Each of the new features apparatus was conceived, ie given the input data X 1 to X 7 of the new features devices to be created, the final layer 7 neurons theta 71 through? The fourth layer is a (output layer) 77
Each was from output data Y 1 to Y 7 to the output port 3 1 to 3 7, also as teacher input, the input data X 1 to X 7 output port 3 1 expected output data D 1 to D 7 corresponding to It is given to 3 7,
The learning signal obtained based on the sum of errors of the expected output data D 1 to D 7 and the output data Y 1 to Y 7 based on the sum of error squares is back-propagated to each joint synapse from the output layer side, thereby reducing the internal structure. It functions as a learning means for self-organized learning.

第3図は、ニューラルネットワーク1に用いられる可
変シナプス結合用のディバイスの具体的実施例を示して
いる。この可変シナプス結合用ディバイスは、電界効果
型トランジスタFETと、発光ダイオードLEDと、フォトダ
イオードPDとを有し、端子Teにシナプス荷重のバックプ
ロパゲーションによる学習信号を与えられ、端子T1とT2
によってニューロンと接続されるようになっている。
FIG. 3 shows a specific embodiment of a device for variable synapse connection used in the neural network 1. This variable synapse coupling device has a field-effect transistor FET, a light emitting diode LED, and a photodiode PD, and a terminal Te is provided with a learning signal by backpropagation of a synapse load, and the terminals T 1 and T 2
Is connected to the neuron.

第3図に示された可変シナプス結合用ディバイスに於
いては、端子Teに正の電圧が印可されると、これに応じ
てコンデンサCに対して新たに電荷が蓄積されることに
より、電界効果型トランジスタFETのゲート電圧が上昇
し、このゲート電圧によってドレインDとソースSとの
間の抵抗値が変化することにより、シナプス荷重が可変
設定され、また発光ダイオードLEDが電界効果型トラン
ジスタFETのゲートソース間電圧を与えられてシナプス
荷重に応じた輝度をもって発光するようになっている。
更にこの可変シナプス結合用ディバイスに於いては、フ
ォトダイオードPDに光が入射されると、これの抵抗値が
低下し、これに応じてコンデンサCに対して新たに電荷
が蓄積されることによっても電界効果型トランジスタFE
Tのゲート電圧が上昇し、これのドレインDとソースS
との間の抵抗値が変化する。尚、フォトダイオードPDが
受光する光の波長と発光ダイオードLEDの発光波長とは
互いに異なっており、発光ダイオードLEDの光によりフ
ォトダイオードPDの抵抗値が変化しないようなってい
る。
In the variable synapse coupling device shown in FIG. 3, when a positive voltage is applied to the terminal Te, a new charge is accumulated in the capacitor C in response to the applied voltage. The gate voltage of the type transistor FET rises, and the resistance between the drain D and the source S changes according to the gate voltage, so that the synapse load is variably set, and the light emitting diode LED is connected to the gate of the field effect transistor FET. When a source-to-source voltage is applied, light is emitted with luminance according to the synapse load.
Further, in the variable synapse coupling device, when light is incident on the photodiode PD, the resistance value of the light is reduced, and the electric charge is newly stored in the capacitor C in response to this. Field-effect transistor FE
The gate voltage of T rises, and its drain D and source S
And the resistance value changes. Note that the wavelength of light received by the photodiode PD and the emission wavelength of the light emitting diode LED are different from each other, so that the light of the light emitting diode LED does not change the resistance value of the photodiode PD.

第1図に於けるシナプス荷重W(n)jkは、これを示
す発光ダイオードLEDの発光部に置き換えられて解釈さ
れてよく、またフォトダイオードPDは第1図に於いて
は、符号P(n)jkにて示されている。ここで、新たに
符号P(n)jkの意味について定義する。
The synapse load W (n) jk in FIG. 1 may be interpreted as being replaced by the light emitting portion of the light emitting diode LED indicating this, and the photodiode PD is denoted by the symbol P (n) in FIG. ) Jk. Here, the meaning of the code P (n) jk is newly defined.

P(n)jk:シナプス荷重W(n)jkを外部より強制
的に変更設定するための光信号の受光部 発光ダイオードLEDの発光部(シナプス荷重)W
(n)jkとフォトダイオードPDの受光部P(n)jkと
は、第1図に示されている如く、同一番号のもの同士で
互いに隣接して各層、各段のもの毎に規則正しくマトリ
ックス状に固定配置されている。尚、第1図に於て、ニ
ューロンは◎印により、発光ダイオードの発光部は○印
により、フォトダイオードの受光部は●により各々示さ
れている。
P (n) jk: Light receiving part of optical signal for forcibly changing and setting synapse load W (n) jk from outside Light emitting part (synapse load) W of light emitting diode LED
As shown in FIG. 1, the (n) jk and the light receiving portion P (n) jk of the photodiode PD are adjacent to each other with the same number and are regularly arranged in a matrix form for each layer and each stage. Is fixedly arranged. In FIG. 1, neurons are indicated by ◎, light emitting portions of light emitting diodes are indicated by ○, and light receiving portions of photodiodes are indicated by ●.

マトリックス状に固定配置された発光ダイオードLED
の発光部W(n)jkは、その全体を状態情報検出手段と
しての二次元撮像装置5により撮像されるようになって
いる。
Light-emitting diode LEDs fixedly arranged in a matrix
The whole light-emitting unit W (n) jk is imaged by the two-dimensional imaging device 5 as the state information detecting means.

二次元撮像装置5はCCDテレビカメラ等であってよ
く、これは、マトリックス状に固定配置された発光ダイ
オードLEDの発光部W(n)jkの全体を前述の感性場と
して捉え、発光ダイオードLEDの発光部W(n)jkの各
々がシナプス荷重の大きさに関係した輝度にて発光する
ことにより作られる二次元の画像パターンを撮像するよ
うになっている。
The two-dimensional imaging device 5 may be a CCD television camera or the like, which captures the entire light-emitting portion W (n) jk of the light-emitting diode LEDs fixedly arranged in a matrix as the above-described sensible field, and Each of the light emitting units W (n) jk captures a two-dimensional image pattern created by emitting light at a luminance related to the magnitude of the synaptic load.

マトリックス状に固定配置されたフォトダイオードPD
の受光部P(n)jkの各々には光学的パターン書き込み
装置7より光が個別に選択的に照射されるようになって
いる。
Photodiode PD fixedly arranged in a matrix
The light receiving portions P (n) jk are individually and selectively irradiated with light from the optical pattern writing device 7.

光学的パターン書き込み装置7は、後述の書き込み指
示に基づいてマトリックス状に固定配置されたフォトダ
イオードPDの受光部P(n)jkの各々に対し、シナプス
荷重の変更のために、光を個別に選択的に照射するよう
に構成されており、これは、例えば特開昭61−226808号
公報に示されている如きディジタル照明装置、或いは走
査式レーザビーム照射装置等により構成されていてよ
い。
The optical pattern writing device 7 individually transmits light to each of the light receiving portions P (n) jk of the photodiodes PD fixedly arranged in a matrix based on a writing instruction to be described later in order to change a synaptic load. It is configured to selectively irradiate, and may be configured by, for example, a digital illuminating device or a scanning laser beam irradiating device as disclosed in JP-A-61-226808.

創作装置は、既知の基本機能に対応する状態情報パタ
ーンと既知の基本機能の基本結合形態に対応する状態情
報パターンとを各々画像パターンにて複数個記憶する基
本パターン記憶手段として、モデルパターンデータベー
ス9を有している。
The creation device includes a model pattern database 9 as basic pattern storage means for storing a plurality of state information patterns corresponding to known basic functions and a plurality of state information patterns corresponding to basic combinations of known basic functions in image patterns. have.

モデルパターンデータベース9が記憶する既知の基本
機能に対応する状態情報パターンと既知の基本機能の基
本結合形態に対応する状態情報パターンの画像パターン
は、既知の基本機能、或は既知の基本機能の基本結合形
態に関するデータをニューラルネットワーク1に与えた
時に発光ダイオードLEDの発光部W(n)jkによるマト
リックスにて、各シナプス荷重に応じて発光ダイオード
LEDの発光部W(n)jkが発光することにより得られる
発光パターンに基づいて獲得される。
The image pattern of the state information pattern corresponding to the known basic function and the state information pattern corresponding to the basic combination form of the known basic function stored in the model pattern database 9 is the basic pattern of the known basic function or the basic function of the known basic function. When data relating to the connection form is given to the neural network 1, the light emitting diode according to each synapse load is represented by a matrix formed by the light emitting portions W (n) jk of the light emitting diode LED.
It is obtained based on the light emitting pattern obtained by the light emitting portion W (n) jk of the LED emitting light.

この既知の基本機能に対応する画像パターンの例が第
4図〜第7図に、また既知の基本機能の基本結合形態に
対応する画像パターンの例が第8図、第9図に各々示さ
れている。尚、第4図に示された画像パターンを基本機
能Aのモデルパターン、第5図に示された画像パターン
を基本機能Bのモデルパターン、第6図に示された画像
パターンを基本機能Cのモデルパターン、第7図に示さ
れた画像パターンを基本機能Dのモデルパターン、第8
図に示された画像パターンを基本結合形態N1のモデルパ
ターン、第4図に示された画像パターンを基本結合形態
N2のモデルパターンとする。また、第10図は第8図に示
されたモデルパターンに於ける基本結合形態N1の実際の
結線状態を、第11図は第9図に示されたモデルパターン
に於ける基本結合形態N2の実際の結線状態を各々示して
いる。
FIGS. 4 to 7 show examples of image patterns corresponding to the known basic functions, and FIGS. 8 and 9 show examples of image patterns corresponding to the basic combination form of the known basic functions. ing. The image pattern shown in FIG. 4 is a model pattern of the basic function A, the image pattern shown in FIG. 5 is a model pattern of the basic function B, and the image pattern shown in FIG. The model pattern, the image pattern shown in FIG.
The image pattern shown in the figure is a model pattern of the basic combination form N1, and the image pattern shown in FIG.
The model pattern is N2. FIG. 10 shows the actual connection state of the basic connection form N1 in the model pattern shown in FIG. 8, and FIG. 11 shows the actual connection state of the basic connection form N2 in the model pattern shown in FIG. Actual connection states are shown.

二次元撮像装置5により撮像されたニューラルネット
ワーク1の二次元画像パターンの情報とモデルパターン
データベース9が記憶している上述の如きモデルパター
ンの情報はマッチング手段としての画像処理装置11に入
力される。
Information on the two-dimensional image pattern of the neural network 1 captured by the two-dimensional imaging device 5 and information on the above-described model pattern stored in the model pattern database 9 are input to an image processing device 11 as matching means.

画像処理装置11は、二次元撮像装置5により撮像され
たニューラルネットワーク1の二次元画像パターン(発
光パターン)の構造を上述の如き既知の基本的なモデル
パターンの組合せとして表現するための画像処理を行う
ものであり、具体的には二次元撮像装置5により画像化
されたニューラルネットワーク1内の状態情報に於いて
モデルパターンデータベース9が記憶している上述の如
きモデルパターンと類似の領域を検出し、第12図に示さ
れている如く、マッチング座標位置とマッチング値を示
す画像構造データを書き込みパターン設定装置13と画像
構造データ評価装置15へ出力するようになっている。画
像処理装置11によるパターンマッチングはニューラルネ
ットワーク1の二次元画像パターンに於いて、所定の走
査レンジをもって走査式に行われればよく、これにより
高速パターンマッチングが可能になる。
The image processing device 11 performs image processing for expressing the structure of a two-dimensional image pattern (light emission pattern) of the neural network 1 captured by the two-dimensional imaging device 5 as a combination of known basic model patterns as described above. Specifically, in the state information in the neural network 1 imaged by the two-dimensional imaging device 5, an area similar to the above-described model pattern stored in the model pattern database 9 is detected. As shown in FIG. 12, image structure data indicating the matching coordinate position and the matching value is output to the writing pattern setting device 13 and the image structure data evaluation device 15. The pattern matching by the image processing device 11 may be performed in a two-dimensional image pattern of the neural network 1 in a scanning manner with a predetermined scanning range, thereby enabling high-speed pattern matching.

書き込みパターン設定装置13は、画像処理装置11より
画像構造データを、モデルパターンデータベース9より
モデルパターンの情報を各々与えられ、ニューラルネッ
トワーク1に強制的に書き込むべき画像パターンを、全
体的に、或は部分的に決定し、書き込み指示を光学的パ
ターン書き込み装置7へ出力するようになっている。
The writing pattern setting device 13 is given image structure data from the image processing device 11 and model pattern information from the model pattern database 9, and writes the image pattern to be forcibly written into the neural network 1 as a whole or Partially determined, a write instruction is output to the optical pattern writing device 7.

画像構造データ評価装置15は、画像処理装置11より画
像構造データを、ニューラルネットワーク1の出力部よ
り誤差二乗和を示す信号Eを与えられ、学習結果を示す
誤差二乗和信号Eに基づいて画像構造データの評価を行
うようになっている。この評価結果が所定値以上、良好
であれば、前記画像構造データを第13図に示されている
如き機能構成データに変換してこれをプリンタ、ディス
プレイ、外部メモリ等へ出力することと、創作完了によ
る終了信号を画像処理装置11へ出力することが行われ
る。
The image structure data evaluation device 15 is provided with the image structure data from the image processing device 11 and the signal E indicating the sum of error squares from the output unit of the neural network 1, and based on the error sum of signal E indicating the learning result, the image structure data is evaluated. The data is evaluated. If the evaluation result is equal to or more than a predetermined value, the image structure data is converted into functional configuration data as shown in FIG. 13 and output to a printer, a display, an external memory, etc. Output of an end signal due to completion to the image processing apparatus 11 is performed.

画像構造データを機能構成データに変換することは、
基本機能のマッチング中心座標位置から、基本機能の端
子の座標位置を見い出し、また同様に基本結合形態の端
子の座標位置を見い出し、各端子の相互の関係に於い
て、互いに所定値以上に且つ最も接近している端子同士
を結合することにより行なわれる。
Converting image structure data to functional configuration data
From the matching center coordinate position of the basic function, the coordinate position of the terminal of the basic function is found, and similarly, the coordinate position of the terminal of the basic connection form is found. This is performed by connecting the terminals that are close to each other.

尚、第13図に於いて、○印が端子結合を示している。 Note that, in FIG. 13, the circles indicate terminal connection.

機能構成データは、構想された新機能装置、即ち創作
すべき新機能装置の構成に必要な各種機能とそれの相互
接続に関するデータであり、このデータに従って各種機
能が相互接続されれば、新機能装置が具現化される。
The function configuration data is data on various functions necessary for the configuration of the new function device to be conceived, that is, the new function device to be created, and the interconnection of the functions. The device is embodied.

機能構成データの構造は、第13図に示されている如き
マトリックス状のもの以外に、各端子の接続先をポイン
タにて表示する形態のものであってもよい。
The structure of the function configuration data may be such that the connection destination of each terminal is indicated by a pointer, in addition to the matrix configuration as shown in FIG.

第14図は自己組織化による学習のニューラルネットワ
ーク1に於ける発光ダイオードLEDの発光部W(n)jk
のマトリックスによる二次元画像パターンの一例を示し
ている。この二次元画像パターンはシナプス荷重の分布
を示しており、この場合には、符号a〜eにて示す部分
パターンが存在している。
FIG. 14 shows a light-emitting portion W (n) jk of a light-emitting diode LED in a neural network 1 for learning by self-organization.
2 shows an example of a two-dimensional image pattern using a matrix. This two-dimensional image pattern shows the distribution of the synapse load, and in this case, there are partial patterns indicated by reference signs a to e.

部分パターンa〜eは、上述の基本機能A〜Dのモデ
ルパターン、或は基本結合形態N1、N2のモデルパターン
に対応している可能性があり、この判断は上述の如きパ
ターンマッチングにより行れる。この場合には、部分パ
ターンaは基本機能Aのモデルパターンに、部分パター
ンbは基本機能Bのモデルパターンに、部分パターンc
は基本機能Cのモデルパターンに、部分パターンdは基
本機能Dのモデルパターンに、部分パターンeは基本結
合形態N1のモデルパターンに各々所定の基準値以上に類
似しているとし、これに従って第15図に示されている如
き基本機能の組合せを指示する機能構成データが得られ
る。
The partial patterns a to e may correspond to the model patterns of the basic functions A to D or the model patterns of the basic combination forms N1 and N2, and this determination is made by the pattern matching as described above. . In this case, the partial pattern a is a model pattern of the basic function A, the partial pattern b is a model pattern of the basic function B, and the partial pattern c
Is similar to the model pattern of the basic function C, the partial pattern d is similar to the model pattern of the basic function D, and the partial pattern e is similar to the model pattern of the basic combination form N1 by a predetermined reference value or more. Functional configuration data indicating a combination of basic functions as shown in the figure is obtained.

モデルパターンデータベース9と画像処理装置11と書
き込みパターン設定装置13と画像構造データ評価装置15
はマイクロコンピュータによって構成されていてよく、
これの一実施例が第16図に示されている。このマイクロ
コンピュータは、CPU21と、システムプログラム等を格
納するROM23と、各種データの記憶を行うRAM25と、二次
元撮像装置5よりビデオ信号を与えられるカメラインタ
フェース部27と、カメラインタフェース部27よりビデオ
信号を取り込んでこれを記憶する画像メモリ29と、パタ
ーンマッチングの走査範囲を書き込まれる走査範囲設定
メモリ30と、書き込みパターンの書き込み指示を記憶
し、これを光学的パターン書き込み装置7へ出力する書
き込みパターン設定用メモリ31と、ニューラルネットワ
ーク1に入力データと期待出力データとを出力するため
のラッチ部32と、ニューラルネットワーク1の出力部よ
り誤差二乗信号を与えられるラッチ部33と、ニューラル
ネットワーク1に与える入力データ及び期待出力データ
とを各々複数組記憶し、またモデルパターンデータベー
ス9をなすハードディスクユニット35及びハードディス
クインタフェース部37と、ディスプレイインタフェース
部39とを有し、ディスプレイインタフェース部39によっ
てCRTの如きディスプレイ41と接続されている。
Model pattern database 9, image processing device 11, writing pattern setting device 13, and image structure data evaluation device 15
May be constituted by a microcomputer,
One embodiment of this is shown in FIG. The microcomputer includes a CPU 21, a ROM 23 for storing a system program and the like, a RAM 25 for storing various data, a camera interface unit 27 to which a video signal is supplied from the two-dimensional imaging device 5, and a video signal from the camera interface unit 27. An image memory 29 for taking in and storing the same, a scan range setting memory 30 for storing a pattern matching scan range, and a write pattern setting for storing a write pattern write instruction and outputting the same to the optical pattern writing device 7 A memory 31; a latch 32 for outputting input data and expected output data to the neural network 1; a latch 33 for receiving an error square signal from an output of the neural network 1; Multiple sets of data and expected output data And also a hard disk unit 35 and a hard disk interface portion 37 which forms a model pattern database 9, and a display interface unit 39 is connected to the CRT of such a display 41 by the display interface 39.

次に第17図に示されたフローチャートを用いて本発明
による創作装置の作動手順の一例について説明する。
Next, an example of the operation procedure of the creation device according to the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

先ず、ステップ10に於いて、試行カウンタのカウント
値SSを1に戻すと共に、画像メモリ29の全範囲をパター
ンマッチングのための走査範囲にイニシャライズするこ
とが行われ、次にステップ15へ進んで、ニューラルネッ
トワーク1に入力データと期待出力データとを入力し、
学習を実行することが行われる。
First, in step 10, the count value SS of the trial counter is returned to 1, and the entire range of the image memory 29 is initialized to a scanning range for pattern matching. Then, the process proceeds to step 15, The input data and the expected output data are input to the neural network 1,
Performing learning is performed.

次にステップ20に於いては、二次元撮像装置5よりニ
ューラルネットワーク1に於ける発光ダイオードLEDの
発光部W(n)jkのマトリックスによる二次元画像パタ
ーンを撮像することが行われる。
Next, in step 20, the two-dimensional imaging device 5 captures a two-dimensional image pattern using a matrix of the light-emitting portions W (n) jk of the light-emitting diodes LED in the neural network 1.

次にステップ30に於いては、撮像されたニューラルネ
ットワーク1の二次元画像パターンのデータを画像メモ
リ29に格納することが行われる。
Next, at step 30, data of the captured two-dimensional image pattern of the neural network 1 is stored in the image memory 29.

次にステップ40に於いては、ハードディスクユニット
35がモデルパターンデータベース9として記憶している
前述の如き基本機能のモデルパ読み出すことが行れる。
Next, in step 40, the hard disk unit
The model pattern of the basic function as described above stored in the model pattern database 9 is read out.

次にステップ50に於いては、撮像されたニューラルネ
ットワーク1の二次元画像パターンを記憶している画像
メモリ29の記憶データ上を前記基本機能のモデルパター
ンをもって走査させ、パターンマッチング検出が行われ
る。この走査範囲は走査範囲設定メモリ30により指示さ
れる。
Next, in step 50, the data stored in the image memory 29 storing the captured two-dimensional image pattern of the neural network 1 is scanned with the model pattern of the basic function, and pattern matching detection is performed. This scanning range is specified by the scanning range setting memory 30.

次にステップ60に於いては、所定のしきい値以上のマ
ッチング値を示す基本機能のモデルパターンの名称とそ
れのマッチング座標位置を表すデータをRAM25に書き込
むことが行われる。
Next, in step 60, the name of the model pattern of the basic function indicating the matching value equal to or greater than the predetermined threshold value and the data representing the matching coordinate position thereof are written in the RAM 25.

次にステップ70に於いては、モデルパターンデータベ
ース9が保有している基本機能のモデルパターンの全て
についてパターンマッチング検出のための走査が完了し
たか、否かの判別が行われる。基本機能のモデルパター
ンの全てについてパターンマッチング検出のための走査
が完了したと判別された場合には次にステップ80へ進
み、そうでない場合にはステップ40に戻ることが行われ
る。
Next, in step 70, it is determined whether or not scanning for pattern matching detection has been completed for all of the basic function model patterns held in the model pattern database 9. If it is determined that the scanning for pattern matching detection has been completed for all of the basic function model patterns, the process proceeds to step 80; otherwise, the process returns to step 40.

ステップ80に於いては、ハードディスクユニット35が
モデルパターンデータベース9として記憶している前述
の如き基本結合形態のモデルパターンをハードディスク
ユニット35より順次読み出すことが行れる。
In step 80, the model patterns in the above-described basic combination form stored in the hard disk unit 35 as the model pattern database 9 are sequentially read from the hard disk unit 35.

次にステップ90に於いては、撮像されたニューラルネ
ットワーク1の二次元画像パターンを記憶している画像
メモリ29の記憶データ上を前記基本結合形態のモデルパ
ターンをもって走査させ、パターンマッチング検出が行
われる。
Next, in step 90, the data stored in the image memory 29 that stores the captured two-dimensional image pattern of the neural network 1 is scanned with the model pattern in the basic combination form, and pattern matching detection is performed. .

次にステップ100に於いては、所定のしきい値以上の
マッチング値を示す基本結合形態のモデルパターンの名
称とそれのマッチング座標位置を表すデータをRAM25に
書き込むことが行われる。
Next, in step 100, the name of the model pattern in the basic combination form having a matching value equal to or greater than a predetermined threshold value and data representing the matching coordinate position thereof are written in the RAM 25.

次にステップ110に於いては、モデルパターンデータ
ベース9が保有している基本結合形態のモデルパターン
の全てについてパターンマッチング検出のための走査が
完了したか、否かの判別が行われる。基本結合形態のモ
デルパターンの全てについてパターンマッチング検出の
ための走査が完了したと判別された場合には次にステッ
プ120へ進み、そうでない場合にはステップ80に戻るこ
とが行われる。
Next, in step 110, it is determined whether or not scanning for pattern matching detection has been completed for all of the model patterns in the basic combination form held in the model pattern database 9. If it is determined that the scanning for pattern matching detection has been completed for all of the model patterns in the basic combination form, the process proceeds to step 120; otherwise, the process returns to step 80.

ステップ120に於いては、所定のしきい値以上のマッ
チング値を示す基本機能或は基本結合形態のモデルパタ
ーンの中からSS番に大きいマッチング値のモデルパター
ンの名称とそれのマッチング座標位置を表すデータを抽
出することが行われる。
In step 120, the model pattern having the matching value larger than SS among the model patterns of the basic function or the basic combination form showing the matching value equal to or more than the predetermined threshold value and the matching coordinate position thereof are represented. Extracting data is performed.

次にステップ130に於いては、ステップ120にて抽出し
たモデルパターンの名称とそれのマッチング座標位置を
表すデータを書き込みパターン設定用メモリ31に書き込
むことが行われる。
Next, in step 130, the data representing the name of the model pattern extracted in step 120 and its matching coordinate position are written in the write pattern setting memory 31.

次にステップ140に於いては、書き込みパターン設定
用メモリ31に書き込まれたデータに従って光学的パター
ン書き込み装置7によりニューラルネットワーク1のマ
トリックス状に固定配置されたフォトダイオードPDの受
光部P(n)jkの各々に対し、シナプス荷重の変更のた
めに、光を個別に選択的に照射すること、即ちニューラ
ルネットワーク1に類似のモデルパターンをそのマッチ
ング領域に対して強制的に書き込むことが行われる。こ
のモデルパターンの書き込みはマッチング位置を中心に
マッチングした領域に対して行われればよい。
Next, in step 140, the optical pattern writing device 7 according to the data written in the write pattern setting memory 31, the light receiving portion P (n) jk of the photodiode PD fixedly arranged in a matrix of the neural network 1 by the optical pattern writing device 7. Are individually and selectively irradiated with light in order to change the synapse load, that is, a model pattern similar to the neural network 1 is forcibly written in the matching area. The writing of the model pattern may be performed on an area matched around the matching position.

次にステップ150に於いては、ニューラルネットワー
ク1の出力部よりの誤差二乗和Eを取り込むことが行わ
れる。
Next, in step 150, the sum of error squares E from the output unit of the neural network 1 is fetched.

次にステップ160に於いては、誤差二乗和Eが予め定
められたしきい値未満まで低下したか、否かの判別が行
われる。誤差二乗和Eが予め定められたしきい値未満ま
で低下したと判別された時にはステップ190へ進み、そ
うでない時にはステップ170へ進むことが行われる。
Next, at step 160, it is determined whether or not the error sum of squares E has dropped below a predetermined threshold value. When it is determined that the error sum of squares E has fallen below a predetermined threshold value, the process proceeds to step 190; otherwise, the process proceeds to step 170.

ステップ170に於いては、カウンタのカウント値SSを
インクリメントすることが行われる。
In step 170, the count value SS of the counter is incremented.

次にステップ180に於いては、カウンタのカウント値S
Sが予め定められた最大値に達したか、否かの判別が行
われる。カウンタのカウント値SSが予め定められた最大
値に達した時にはステップ190へ進み、そうでない時に
はステップ185へ進むことが行われる。
Next, in step 180, the count value S of the counter
It is determined whether or not S has reached a predetermined maximum value. When the count value SS of the counter reaches the predetermined maximum value, the process proceeds to step 190, and otherwise, the process proceeds to step 185.

ステップ185に於いては、ステップ140にてモデルパタ
ーンを書き込まれた領域をマッチング走査禁止領域とす
べく、走査範囲設定メモリ30の内容を書き変えることが
行われる。尚、ステップ185の次はステップ15へ戻るこ
とが行われる。
In step 185, the contents of the scan range setting memory 30 are rewritten so that the area in which the model pattern has been written in step 140 is set as the matching scanning prohibited area. After step 185, the process returns to step 15.

ステップ190に於いては、マッチングした基本機能、
基本結合形態のモデルパターンのマッチング座標位置か
らニューラルネットワーク1の二次元画像パターン(分
布パターン)に対応する機能構成データを作成してこの
ルーチンを終了することが行われる。
In step 190, the matched basic functions,
The function configuration data corresponding to the two-dimensional image pattern (distribution pattern) of the neural network 1 is created from the matching coordinate position of the model pattern in the basic combination form, and this routine is ended.

《発明の効果》 以上の説明より明らかな如く、本発明による創作装置
に於いては、ニューラルネットワークの如き学習手段に
構想された新機能装置に関する入力データとこの入力デ
ータに対応する期待出力データとが与えられることによ
り学習手段のの内部構造が自己組織的に学習され、この
学習手段の状態情報が状態情報検出手段により検出さ
れ、状態情報検出手段により検出された状態情報に於い
て基本パターン記憶手段が記憶しているモデル状態情報
パターンと類似の領域を検出するパターンマッチングが
マッチング手段により行れ、この検出結果に基き構成デ
ータ生成手段により前記入力データの入力により前記期
待出力データと同等の出力を生じる新機能装置の構成を
示すデータが出力され、これにより構想された新機能装
置を具現化するために必要なデータが得られて、これの
創作が行われたことになる。
<< Effects of the Invention >> As is clear from the above description, in the creative device according to the present invention, the input data relating to the new functional device envisioned in the learning means such as a neural network and the expected output data corresponding to this input data Is given, the internal structure of the learning means is learned in a self-organizing manner, the state information of the learning means is detected by the state information detecting means, and the basic pattern is stored in the state information detected by the state information detecting means. Pattern matching for detecting an area similar to the model state information pattern stored in the means is performed by the matching means. Based on the detection result, the configuration data generating means inputs the input data and outputs the same output data as the expected output data. Data indicating the configuration of the new function device that causes the The data necessary for realization has been obtained, and this has been created.

ニューラルネットワークのシナプスがシナプス荷重に
応じて発光量を変化する発光素子を含み、前記状態情報
検出手段が前記発光素子の発光状態を前記ニューラルネ
ットワーク内の状態情報として画像化する画像化手段を
含んでおり、前記基本パターン記憶手段が既知の基本機
能に対応する状態情報パターンと既知の基本機能の基本
結合形態に対応する状態情報パターンとを画像パターン
として記憶している場合には、前記マッチング手段は前
記画像化手段により画像化された前記ニューラルネット
ワーク内の状態情報に於いて前記基本パターン記憶手段
が記憶している前記状態情報パターンと類似の領域を光
学的にパターン認識をもって検出するようになり、パタ
ーン認識と同等の技術の利用によりパターンマッチング
処理が確実且つ能率よく高速度に行れ得るようになる。
The synapse of the neural network includes a light emitting element that changes a light emission amount according to a synapse load, and the state information detecting means includes imaging means for imaging a light emitting state of the light emitting element as state information in the neural network. If the basic pattern storage means stores a state information pattern corresponding to a known basic function and a state information pattern corresponding to a basic combination form of the known basic functions as an image pattern, the matching means In the state information in the neural network imaged by the imaging means, an area similar to the state information pattern stored in the basic pattern storage means is detected by optical pattern recognition, Reliable and efficient pattern matching by using the same technology as pattern recognition Ku made so that the line that may be in high speed.

更には前記状態情報パターンと類似の領域が前記マッ
チング手段により検出された時には、光学的状態情報パ
ターン書き込み手段によりその領域の受光素子に対し前
記基本パターン記憶手段が記憶している状態情報パター
ンのうち前記類似の状態情報パターンに応じて光を照射
してシナプス荷重を変化させることが行れ、これにより
ニューラルネットワークの内部構造の前記領域が前記類
似の既知の状態情報パターンに強制的に置き換えられ、
これにより既知の状態情報パターンの組合せによる新機
能装置の創作が促進される。
Furthermore, when a region similar to the state information pattern is detected by the matching unit, the optical state information pattern writing unit stores the state information pattern stored in the basic pattern storage unit for the light receiving element in that region. Irradiating light according to the similar state information pattern to change the synapse load is performed, whereby the area of the internal structure of the neural network is forcibly replaced with the similar known state information pattern,
This facilitates creation of a new function device by combining known state information patterns.

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

第1図は本発明による創作装置の一実施例を示す概略構
成図、第2図は本発明による創作装置に用いられるバッ
クプロパゲーション型ニューラルネットワークの一実施
例を示す概略構成図、第3図はニューラルネットワーク
に用いられる可変シナプス結合用のディバイスの具体的
実施例を示す電気回路図、第4図〜第7図は各々既知の
基本機能に対応する画像パターン(モデルパターン)の
例を示す説明図、第8図及び第9図は各々既知の基本機
能の基本結合形態に対応する画像パターン(モデルパタ
ーン)の例を示す説明図、第10図及び第11図は各々第8
図及び第9図に示されたモデルパターンに於ける基本結
合形態の実際の結線状態を示す説明図、第12図は画像構
造データ構造を示す説明図、第13図は機能構成データ構
造を示す説明図、第14図は自己組織化による学習後のニ
ューラルネットワークに於ける二次元画像パターンの一
例を示す説明図、第15図はニューラルネットワークに於
ける二次元画像パターンより生成される基本機能の組合
せ例を示す説明図、第16図に本発明による創作装置に用
いられるマイクロコンピュータの一実施例を示すブロッ
ク線図、第17図は本発明による創作装置の作動手順の一
例を示すフローチャートである。 Θij……ニューロン W(n)jk……シナプス荷重(発光ダイオードの発光
部) P(n)jk……フォトダイオードの受光部 1……ニューラルネットワーク 31〜37……出力ポート 5……二次元撮像装置 7……光学的パターン書き込み装置 9……モデルパターンデータベース 11……画像処理装置 13……書き込みパターン設定装置 15……画像構造データ評価装置 21……CPU 23……ROM 25……RAM 27……カメラインタフェース部 29……画像メモリ 30……走査設定範囲メモリ 31……書き込みパターン設定用メモリ 32……ラッチ部 33……ラッチ部 35……ハードディスクユニット 37……ハードディスクインタフェース部 39……ディスプレイインタフェース部 41……ディスプレイ
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a creation device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a back propagation type neural network used in the creation device according to the present invention. Is an electric circuit diagram showing a specific embodiment of a variable synapse coupling device used in a neural network, and FIGS. 4 to 7 each show an example of an image pattern (model pattern) corresponding to a known basic function. FIG. 8, FIG. 8 and FIG. 9 are explanatory diagrams each showing an example of an image pattern (model pattern) corresponding to a basic combination form of known basic functions, and FIG. 10 and FIG.
FIG. 9 is an explanatory view showing the actual connection state of the basic connection form in the model pattern shown in FIG. 9 and FIG. 9, FIG. 12 is an explanatory view showing the image structure data structure, and FIG. 13 is a functional configuration data structure FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of a two-dimensional image pattern in a neural network after learning by self-organization, and FIG. 15 is a diagram showing basic functions generated from the two-dimensional image pattern in the neural network. FIG. 16 is a block diagram showing one embodiment of a microcomputer used in the creation device according to the present invention, and FIG. 17 is a flowchart showing an example of an operation procedure of the creation device according to the present invention. . Θij... Neuron W (n) jk... Synapse load (light-emitting portion of light-emitting diode) P (n) jk... Light-receiving portion of photodiode 1... Neural network 31-37... Output port 5. Apparatus 7 Optical pattern writing apparatus 9 Model pattern database 11 Image processing apparatus 13 Writing pattern setting apparatus 15 Image structure data evaluation apparatus 21 CPU 23 ROM 25 RAM 27 ... Camera interface unit 29 ... Image memory 30 ... Scan setting range memory 31 ... Write pattern setting memory 32 ... Latch unit 33 ... Latch unit 35 ... Hard disk unit 37 ... Hard disk interface unit 39 ... Display interface Part 41: Display

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/02 - 3/10 G06G 7/60 G06T 7/00 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G06F 3/02-3/10 G06G 7/60 G06T 7/00 JICST file (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】構想された新機能装置に関する入力データ
とこの入力データに対応する期待出力データとを与えら
れることにより内部構造を自己組織的に学習する学習手
段と、 前記学習手段の状態情報を検出する状態情報検出手段
と、 既知の基本機能に対応する状態情報パターンと既知の基
本機能の基本結合形態に対応する状態情報パターンとを
記憶する基本パターン記憶手段と、 前記状態情報検出手段により検出された状態情報に於い
て前記基本パターン記憶手段が記憶している前記状態情
報パターンと類似の領域を検出するマッチング手段と、 前記マッチング手段による検出結果に基き前記入力デー
タの入力により前記期待出力データと同等の出力を生じ
る新機能装置の構成を示すデータを出力する構成データ
生成手段とを有し、 前記学習手段はニューラルネットワークであり、ニュー
ロン間のシナプス荷重の変更により内部構造を自己組織
的に学習するよう構成され、 前記ニューラルネットワークは多層構造をなし、バック
プロパゲーション学習法を実行するよう構成され、 前記ニューラルネットワークのシナプスは、シナプス荷
重に応じて発光量を変化する発光素子を含み、 前記状態情報検出手段は、前記発光素子の発光状態を前
記ニューラルネットワーク内の状態情報として画像化す
る画像化手段を含み、 前記基本パターン記憶手段は、既知の基本機能に対応す
る状態情報パターンと既知の基本機能の基本結合形態に
対応する状態情報パターンとを画像パターンとして記憶
し、 前記マッチング手段は、前記画像化手段により画像化さ
れた前記ニューラルネットワーク内の状態情報に於いて
前記基本パターン記憶手段が記憶している前記状態情報
パターンと類似の領域を検出するよう構成されているこ
と を特徴とする創作装置。
1. A learning means for self-organizingly learning an internal structure by receiving input data relating to an envisaged new function device and expected output data corresponding to the input data; State information detecting means for detecting, basic pattern storing means for storing a state information pattern corresponding to a known basic function and a state information pattern corresponding to a basic combination form of the known basic function, and detecting by the state information detecting means Matching means for detecting an area similar to the state information pattern stored in the basic pattern storage means in the obtained state information; and inputting the input data based on a result of the detection by the matching means. Configuration data generating means for outputting data indicating the configuration of the new function device that generates an output equivalent to The learning means is a neural network, and is configured to self-organize learning of an internal structure by changing a synaptic load between neurons.The neural network has a multilayer structure and is configured to execute a back propagation learning method. The synapse of the neural network includes a light-emitting element that changes the amount of light emission according to a synapse load, and the state information detecting means images the light-emitting state of the light-emitting element as state information in the neural network. The basic pattern storage unit stores a state information pattern corresponding to a known basic function and a state information pattern corresponding to a basic combination form of the known basic function as an image pattern, and the matching unit stores the image pattern. Neural network imaged by the optimizing means Creation device at the state information, wherein the basic pattern storage means is configured to detect the state information pattern similar areas are stored.
【請求項2】構想された新機能装置に関する入力データ
とこの入力データに対応する期待出力データとを与えら
れることにより内部構造を自己組織的に学習する学習手
段と、 前記学習手段の状態情報を検出する状情報検出手段と、 既知の基本機能に対応する状態情報パターンと既知の基
本機能の基本結合形態に対応する状態情報パターンとを
記憶する基本パターン記憶手段と、 前記状態情報検出手段により検出された状態情報に於い
て前記基本パターン記憶手段が記憶している前記状態情
報パターンと類似の領域を検出するマッチング手段と、 前記基本パターン記憶手段が記憶している前記状態情報
パターンと類似の領域がマッチング手段により検出され
た時にはその領域に類似の状態情報パターンを書き込む
パターン書き込み手段と、 マッチング手段による検出結果に基き前記入力データの
入力により前記期待出力データと同等の出力を生じる新
機能装置の構成を示すデータを出力する構成データ生成
手段とを有し、 前記学習手段はニューラルネットワークであり、ニュー
ロン間のシナプス荷重の変更により内部構造を自己組織
的に学習するよう構成され、 前記ニューラルネットワークは多層構造をなし、バック
プロパゲーション学習法を実行するよう構成され、 前記ニューラルネットワークのシナプスは、シナプス荷
重に応じて発光量を変化する発光素子を含み、 前記状態情報検出手段は、前記発光素子の発光状態を前
記ニューラルネットワーク内の状態情報として画像化す
る画像化手段を含み、 前記基本パターン記憶手段は、既知の基本機能に対応す
る状態情報パターンと既知の基本機能の基本結合形態に
対応する状態情報パターンとを画像パターンとして記憶
し、 前記マッチング手段は、前記画像化手段により画像化さ
れた前記ニューラルネットワーク内の状態情報に於いて
前記基本パターン記憶手段が記憶している前記状態情報
パターンと類似の領域を検出するよう構成されているこ
と を特徴とする創作装置。
2. A learning means for self-organizingly learning an internal structure by receiving input data relating to a conceived new function device and expected output data corresponding to the input data; State information detecting means for detecting; basic pattern storing means for storing a state information pattern corresponding to a known basic function and a state information pattern corresponding to a basic combination form of the known basic function; detection by the state information detecting means Matching means for detecting an area similar to the state information pattern stored in the basic pattern storage means in the obtained state information; and an area similar to the state information pattern stored in the basic pattern storage means. Pattern writing means for writing a similar state information pattern to the area when is detected by the matching means, A configuration data generating unit that outputs data indicating a configuration of a new function device that generates an output equivalent to the expected output data by inputting the input data based on a detection result by the switching unit, wherein the learning unit is a neural network. Yes, it is configured to self-organize learning of the internal structure by changing the synaptic load between neurons, the neural network has a multilayer structure, and is configured to execute the back propagation learning method, and the synapse of the neural network is A light emitting element that changes a light emission amount according to a synaptic load; the state information detecting means includes imaging means for imaging a light emitting state of the light emitting element as state information in the neural network; The storage means stores state information patterns corresponding to known basic functions. And a state information pattern corresponding to a basic combination form of a known basic function as an image pattern, wherein the matching means includes the basic pattern in state information in the neural network imaged by the imaging means. A creation device characterized by detecting a region similar to the state information pattern stored in a storage means.
【請求項3】前記ニューラルネットワークのシナプスは
受光量に応じてシナプス荷重を変化させる受光素子を含
み、前記画像化手段により画像化された前記ニューラル
ネットワーク内の状態情報に於いて前記基本パターン記
憶手段が記憶している前記状態情報パターンと類似の領
域が前記マッチング手段により検出された時にはその領
域の前記受光素子に対し前記基本パターン記憶手段が記
憶している状態情報パターンのうち前記類似の状態情報
パターンに応じて光を照射する光学的状態情報パターン
書き込み手段を有していることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の創作装置。
3. The neural network according to claim 2, wherein said synapse includes a light receiving element for changing a synapse load according to a received light amount, and said basic pattern storage means based on state information in said neural network imaged by said imaging means. When an area similar to the state information pattern stored in the area information is detected by the matching means, the similar state information among the state information patterns stored in the basic pattern storage means for the light receiving elements in that area. 3. The apparatus according to claim 1, further comprising an optical state information pattern writing unit that irradiates light according to a pattern.
【請求項4】シナプス荷重に応じて発光量を変化する発
光素子と受光量に応じてシナプス荷重を変化させる受光
素子とを有し、光学的にニューラルネットワーク内の状
態情報を表示し、光学的にシナプス荷重を可変設定され
るシナプスを有していることを特徴とするニューラルネ
ットワーク。
And a light receiving element for changing a synapse load according to a received light amount, and optically displaying state information in the neural network. A neural network having a synapse in which a synapse load is variably set.
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