JPH05108597A - Signal processor - Google Patents

Signal processor

Info

Publication number
JPH05108597A
JPH05108597A JP3269842A JP26984291A JPH05108597A JP H05108597 A JPH05108597 A JP H05108597A JP 3269842 A JP3269842 A JP 3269842A JP 26984291 A JP26984291 A JP 26984291A JP H05108597 A JPH05108597 A JP H05108597A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
pulse density
coupling coefficient
logical
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3269842A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kitaguchi
貴史 北口
Hirotoshi Eguchi
裕俊 江口
Shuji Motomura
修二 本村
Toshiyuki Furuta
俊之 古田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP3269842A priority Critical patent/JPH05108597A/en
Publication of JPH05108597A publication Critical patent/JPH05108597A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve an arithmetic effect by weakening the correlation of output signals between the connection of neurons by realizing digital configuration so as to secure operations and to facilitate turning to a hardware. CONSTITUTION:This device is equipped with a memory to hold respective coupling coefficients to plural input signals expressing pulse density, ANDing means to AND the input signals and the coupling coefficients of pulse density expressions, grouping means to divide the calculated result of this ANDing means into an excited coupling group and a suppressed coupling group, ORing means 33a, 33b to OR the resoective groups, and logical calculating means 34 to obtain the output signal of pulse density expression by logically calculating the ORed results of these ORing means 33a, 33b and further, a signal output means 38 is provided with a counting means 35 to count the pulse of the output signal and a transforming means 36 to transform the counted result into the random pulse density expression again.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば画像や音声の認
識、ロボット等の位置制御、エアコンの温度制御、ロケ
ットの軌道制御等のような各種運動の制御に適用可能
な、神経細胞を模倣したニューラルコンピュータ等の信
号処理装置に関する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to control of various movements such as recognition of images and voices, position control of robots, temperature control of air conditioners, orbit control of rockets, etc. The present invention relates to a signal processing device such as a neural computer.

【0002】[0002]

【従来の技術】生体の情報処理の基本的な単位である神
経細胞(ニューロン)の機能を模倣し、さらに、この
「神経細胞模倣素子」(神経細胞ユニット)をネットワ
ークにし、情報の並列処理を目指したのが、いわゆるニ
ューラルネットワークである。文字認識や連想記憶、運
動制御等、生体ではいとも簡単に行われていても、従来
のノイマン型コンピュータではなかなか達成しないもの
が多い。生体の神経系、特に生体特有の機能、即ち並列
処理、自己学習等をニューラルネットワークにより模倣
して、これらの問題を解決しようとする試みが盛んに行
われている。
2. Description of the Related Art The function of a nerve cell (neuron), which is a basic unit of information processing of a living body, is mimicked, and further, this "nerve cell mimicking element" (nerve cell unit) is connected to a network to process information in parallel. The aim is a so-called neural network. Although it is easy to perform character recognition, associative memory, motion control, etc. in a living body, there are many things that conventional Neumann computers cannot easily achieve. There have been many attempts to solve these problems by imitating a neural system of a living body, in particular, a function peculiar to the living body, that is, parallel processing, self-learning, etc. by a neural network.

【0003】まず、従来のニューラルネットワークのモ
デルについて説明する。図23はある1つの神経細胞ユ
ニットAを表す図であり、図24はこれをネットワーク
にしたものである。A1,A2,A3 は各々神経細胞ユニ
ットを表す。1つの神経細胞ユニットは多数の他の神経
細胞ユニットと結合しており、それらから受けた信号を
処理して出力を出す。図24の場合、ネットワークは階
層型であり、神経細胞ユニットA2 は1つ前(左側)の
層の神経細胞ユニットA1 より信号を受け、1つ後(右
側)の層の神経細胞ユニットA3 へ出力する。
First, a conventional neural network model will be described. FIG. 23 is a diagram showing a certain nerve cell unit A, and FIG. 24 is a network thereof. A 1 , A 2 , and A 3 each represent a nerve cell unit. One neuronal cell unit is coupled to a number of other neuronal cell units and processes the signals received from them to produce an output. In the case of FIG. 24, the network is hierarchical, and the nerve cell unit A 2 receives a signal from the nerve cell unit A 1 in the previous layer (left side) and the nerve cell unit A in the next layer (right side). Output to 3 .

【0004】より詳細に説明する。まず、図23の神経
細胞ユニットAにおいて、他の神経細胞ユニットと自分
のユニットとの結合の度合いを表すのが結合係数と呼ば
れるもので、i番目の神経細胞ユニットとj番目の神経
細胞ユニットの結合係数を一般にTijで表す。結合に
は、相手のユニット(自己のユニットに信号を送ってく
るユニット)からの信号が大きい程自己のユニット出力
が大きくなる興奮性結合と、相手のユニットからの信号
が大きい程自己のユニット出力が小さくなる抑制性結合
とがあり、Tij>0が興奮性結合、Tij<0が抑制性結
合を表す。今、自分の神経細胞ユニットがj番目のユニ
ットであるとし、i番目の神経細胞ユニットの出力をy
i とするとこれに結合係数Tijを掛けたTiji が、自
分のユニットへの入力となる。前述したように、1つの
神経細胞ユニットは多数の神経細胞ユニットと結合して
いるので、それらのユニットに対するTiji を足し合
わせた結果なるΣTiji が、ネットワーク内における
自分の神経細胞ユニットへの入力となる。これを内部電
位といい、uj で表す。
A more detailed description will be given. First, in the nerve cell unit A of FIG. 23, the degree of coupling between other nerve cell units and its own unit is called a coupling coefficient, and the coupling coefficient of the i-th nerve cell unit and the j-th nerve cell unit. The coupling coefficient is generally represented by T ij . For the coupling, excitatory coupling in which the larger the signal from the other unit (the unit that sends a signal to the own unit) is, the larger the own unit output is, and the larger the signal from the other unit is, the own unit output Is an inhibitory bond, where T ij > 0 represents an excitatory bond, and T ij <0 represents an inhibitory bond. Now, let's say that our nerve cell unit is the jth unit, and the output of the ith nerve cell unit is y.
If it is i , T ij y i obtained by multiplying this by the coupling coefficient T ij becomes the input to the own unit. As described above, since one nerve cell unit is connected to many nerve cell units, ΣT ij y i, which is the result of adding T ij y i for these units, is It becomes an input to the unit. This is called the internal potential and is represented by u j .

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】次に、この入力(内部電位)に対して閾値
を加えて非線形な処理をすることで、その神経細胞ユニ
ットの出力とする。この時に用いる関数を神経細胞応答
関数と呼び、非線形関数として、(2)式及び図25に示
すようなシグモイド関数を用いる。
Next, a threshold value is added to this input (internal potential) to perform non-linear processing, and the result is output from the nerve cell unit. The function used at this time is called a nerve cell response function, and the sigmoid function as shown in equation (2) and FIG. 25 is used as the nonlinear function.

【0007】[0007]

【数2】 [Equation 2]

【0008】このような神経細胞ユニットを図23に示
すようにネットワークに構成した時には、各結合係数T
ijを与え、(1)(2)式を次々と計算することにより、情
報の並列処理が可能となり、最終的な出力が得られるも
のである。
When such a nerve cell unit is constructed in a network as shown in FIG. 23, each coupling coefficient T
By providing ij and sequentially calculating equations (1) and (2), parallel processing of information becomes possible and a final output is obtained.

【0009】このような階層型ニューラルネットワーク
において、ある入力に対して望ましい結果が出力される
ように、結合係数Tijを更新していくような学習を行な
うことにより、所望のニューラルネットワークを構築す
る。このような学習方法として最も広く用いられている
のは誤差逆伝搬法、いわゆるバックプロパゲーション法
である。
In such a hierarchical neural network, a desired neural network is constructed by performing learning such that the coupling coefficient T ij is updated so that a desired result is output for a certain input. .. The most widely used such learning method is the error back-propagation method, so-called back-propagation method.

【0010】このようなネットワークを電気回路により
実現したものの一例として、図26に示すようなものが
ある。これは、特開昭62−295188号公報中に示
されるもので、基本的には、S字形伝達関数を有する複
数の増幅器1と、各増幅器1の出力を他の層の増幅器の
入力に一点鎖線で示すように接続する抵抗性フィードバ
ック回路網2とが設けられている。各増幅器1の入力側
には接地されたコンデンサと接地された抵抗とによるC
R時定数回路3が個別に接続されている。そして、入力
電流I1,I2,〜,In が各増幅器1の入力に供給さ
れ、出力はこれらの増幅器1の出力電圧の集合から得ら
れる。
An example of such a network realized by an electric circuit is shown in FIG. This is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-295188, and basically, a plurality of amplifiers 1 having an S-shaped transfer function, and the output of each amplifier 1 is input to the input of the amplifier of another layer. A resistive feedback network 2 is provided which is connected as shown by the dashed line. The input side of each amplifier 1 has a C connected by a grounded capacitor and a grounded resistor.
The R time constant circuits 3 are individually connected. Then, the input current I 1, I 2, ~, I n is supplied to the input of the amplifier 1, the output is obtained from a set of these amplifiers 1 output voltage.

【0011】ここに、ネットワークへの入力や出力の信
号強度を電圧で表し、神経細胞ユニット間の結合の強さ
は、各細胞間の入出力ラインを結ぶ抵抗4(抵抗性フィ
ードバック回路網2中の格子点)の抵抗値で表され、神
経細胞応答関数は各増幅器1の伝達関数で表される。即
ち、図25において複数の増幅器1は反転出力及び非反
転出力を有し、かつ、各増幅器1の入力には入力電流供
給手段なるCR時定数回路3を有しており、予め選定さ
れた第1の値、又は予め選定された第2の値である抵抗
4(Tij)で増幅器3の各々の出力を入力に接続するフ
ィードバック回路網2とされている。抵抗4はi番目の
増幅器出力とj番目の増幅器入力との間の相互コンダク
タンスを表し、回路網が平衡する複数の極小値を作るよ
うに選定され、複数の極小値を持ったエネルギー関数を
最小にするようにしている。また、神経細胞間の結合に
は、興奮性と抑制性とがあり数学的には結合係数の正負
符号により表されるが、回路上の定数で正負を実現する
のは困難であるので、ここでは、増幅器1の出力を2つ
に分け、一方の出力を反転させることにより、正負の2
つの信号を生成し、これを適当に選択することにより実
現するようにしている。また、図24に示したシグモイ
ド関数に相当するものとしては増幅器が用いられてい
る。
Here, the signal strength of the input and output to the network is represented by a voltage, and the strength of the coupling between the nerve cell units is the resistance 4 (in the resistive feedback network 2) connecting the input / output lines between the cells. Is represented by the resistance value of each of the amplifiers 1, and the nerve cell response function is represented by the transfer function of each amplifier 1. That is, in FIG. 25, a plurality of amplifiers 1 have an inverting output and a non-inverting output, and the input of each amplifier 1 has a CR time constant circuit 3 as an input current supply means. The feedback network 2 connects each output of the amplifier 3 to the input by a resistor 4 (T ij ) having a value of 1 or a second value selected in advance. Resistor 4 represents the transconductance between the i-th amplifier output and the j-th amplifier input and is selected to create a plurality of minima that the network balances, minimizing the energy function with a plurality of minima. I am trying to. Also, the coupling between nerve cells has excitability and inhibitory property, and is mathematically represented by the positive / negative sign of the coupling coefficient, but it is difficult to realize positive / negative with a constant on the circuit. Then, by dividing the output of the amplifier 1 into two and inverting one output, positive and negative 2
It is realized by generating two signals and selecting them appropriately. An amplifier is used as the one corresponding to the sigmoid function shown in FIG.

【0012】一方、デジタル回路でニューラルネットを
実現したものの例を図27ないし図29を参照して説明
する。図27は単一の神経細胞の回路構成を示し、各シ
ナプス回路6を樹状突起回路7を介して細胞体回路8に
接続してなる。図28はその内のシナプス回路6の構成
例を示し、係数回路9を介して入力パルスfに倍率a
(フィードバック信号に掛ける倍率で1又は2)を掛け
た値が入力されるレートマルチプライヤ10を設けてな
り、レートマルチプライヤ10には重み付けの値wを記
憶したシナプス荷重レジスタ11が接続されている。ま
た、図29は細胞体回路8の構成例を示し、制御回路1
2、アップ/ダウンカウンタ13、レートマルチプライ
ヤ14及びゲート15を順に接続してなり、さらに、ア
ップ/ダウンメモリ16が設けられている。
On the other hand, an example in which a neural network is realized by a digital circuit will be described with reference to FIGS. 27 to 29. FIG. 27 shows a circuit configuration of a single nerve cell, in which each synapse circuit 6 is connected to a cell body circuit 8 via a dendrite circuit 7. FIG. 28 shows a constitutional example of the synapse circuit 6 in which the input pulse f is multiplied by a factor a through the coefficient circuit 9.
A rate multiplier 10 to which a value obtained by multiplying (a multiplication factor of 1 or 2 by the feedback signal) is input is provided, and the rate multiplier 10 is connected to a synapse weight register 11 that stores a weighting value w. .. Further, FIG. 29 shows a configuration example of the cell body circuit 8, and the control circuit 1
2, an up / down counter 13, a rate multiplier 14 and a gate 15 are sequentially connected, and an up / down memory 16 is further provided.

【0013】これは、神経細胞ユニットの入出力をパル
ス列で表し、そのパルス密度で信号の量を表している。
結合係数は2進数で表し、メモリ16上に保存してお
く。入力信号をレートマルチプライヤ14のクロックへ
入力し、結合係数をレート値へ入力することによって、
入力信号のパルス密度をレート値に応じて減らしてい
る。これは、バックプロパゲーションモデルの式のTij
i の部分に相当する。次に、ΣTiji のΣの部分
は、樹状突起回路7によって示されるOR回路で実現し
ている。結合には興奮性、抑制性があるので、予めグル
ープ分けしておき、各々のグループ別にORをとる。こ
の2つの出力をカウンタ13のアップ側、ダウン側に入
力しカウントすることで出力が得られる。この出力は2
進数であるので、再びレートマルチプライヤ14を用い
て、パルス密度に変換する。このユニットをネットワー
クにすることによって、ニューラルネットワークが実現
できる。
In this case, the input and output of the nerve cell unit is represented by a pulse train, and the pulse density represents the amount of signal.
The coupling coefficient is represented by a binary number and stored in the memory 16. By inputting the input signal into the clock of the rate multiplier 14 and inputting the coupling coefficient into the rate value,
The pulse density of the input signal is reduced according to the rate value. This is the T ij of the backpropagation model equation.
It corresponds to the part of y i . Next, the Σ portion of ΣT ij y i is realized by the OR circuit shown by the dendrite circuit 7. Since the coupling has excitatory and inhibitory properties, it is divided into groups in advance and OR is taken for each group. An output is obtained by inputting these two outputs to the up side and down side of the counter 13 and counting. This output is 2
Since it is a decimal number, the rate multiplier 14 is used again to convert it into a pulse density. A neural network can be realized by making this unit a network.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
アナログ回路方式には、次のような問題点がある。 信号の強度を電位や電流などのアナログ値で表し、
内部の演算もアナログ的に行わせる場合、温度特性や電
源投入直後のドリフト等により、その値が変化する。 ネットワークであるので、素子の数も多く必要とす
るが、各々の特性を揃えることは困難である。 1つの素子の精度や安定性が問題となったとき、そ
れをネットワークにしたとき、新たな問題を生ずる可能
性があり、ネットワーク全体で見たときの動きが予想で
きない。 結合係数Tijが固定であり、予めシミュレーション
などの他の方法で学習させた値を使うしかなく、自己学
習ができない。
However, the former analog circuit system has the following problems. The signal strength is represented by an analog value such as potential or current,
When the internal calculation is also performed in an analog manner, its value changes due to temperature characteristics, drift immediately after power-on, and the like. Since it is a network, a large number of elements are required, but it is difficult to make the respective characteristics uniform. When the accuracy or stability of one element becomes a problem, it may cause a new problem when it is used as a network, and the behavior when viewed in the whole network cannot be predicted. Since the coupling coefficient T ij is fixed and the value learned in advance by another method such as simulation is used, self-learning cannot be performed.

【0015】また、後者のデジタル回路によるネットワ
ーク構成の場合も、現実にはアップダウンカウンタ1
3、レートマルチプライヤ14を用いる等、非常に複雑
で大規模な回路となってしまう。
Also, in the latter case of the network configuration of digital circuits, the up / down counter 1 is actually used.
3. Use of the rate multiplier 14 results in a very complicated and large-scale circuit.

【0016】このように従来技術による場合、アナログ
回路方式では動作に確実性がなく、数値計算による学習
方法も計算が複雑であり、ハードウエア化に適さず、動
作が確実なデジタル方式のものは回路構成が大規模で複
雑である。
As described above, according to the conventional technique, the analog circuit system has no certainty in operation, and the learning method by numerical calculation is also complicated in calculation. The circuit configuration is large and complicated.

【0017】このような欠点を解消するため、デジタル
方式の自己学習機能付きニューロンモデルが特願平2−
412448号、特願平3−29342号等として本出
願人により提案されている。しかし、各ニューロン内で
の演算をより効果的に行なわせるためには、各ニューロ
ンの結線間の信号が相関を持たないほうがよいが、その
ための、フォワードプロセスにおける伝達パルス列信号
のランダム性の向上等の点で課題がある。
In order to solve such a drawback, a digital neuron model with a self-learning function is disclosed in Japanese Patent Application No.
No. 4,12,448 and Japanese Patent Application No. 3-29342 have been proposed by the present applicant. However, in order to perform the calculation in each neuron more effectively, it is better that the signals between the connections of each neuron have no correlation. For that reason, the randomness of the transfer pulse train signal in the forward process is improved. There is a problem in terms of.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、パルス密度により表現された複数の入力信号に対し
て各々結合係数を保持するメモリと、前記入力信号とパ
ルス密度により表現された前記結合係数との論理積を演
算する論理積演算手段と、この論理積演算手段による演
算結果を興奮性結合グループと抑制性結合グループとに
2分するグループ分け手段と、各々のグループで論理和
を演算する論理和演算手段と、これらの論理和演算手段
の演算結果の論理演算を行ないパルス密度により表現さ
れた出力信号を得る論理演算手段と、パルス密度により
表現された複数の誤差信号の入力に基づき新たな結合係
数を算出して前記メモリ上の結合係数を変化させる結合
係数可変手段と、前記出力信号のパルスを計数する計数
手段と計数結果を再びパルス密度表現に変換する変換手
段とによる信号出力手段とを有する信号処理手段を設け
た。
According to a first aspect of the present invention, a memory that holds a coupling coefficient for each of a plurality of input signals represented by a pulse density, and the memory represented by the input signal and the pulse density. A logical product calculating means for calculating a logical product with the coupling coefficient, a grouping means for dividing the calculation result by the logical product calculating means into an excitatory coupling group and an inhibitory coupling group, and a logical sum in each group. The logical OR operation means for performing the operation, the logical operation means for performing the logical operation of the operation results of these OR operation means to obtain the output signal expressed by the pulse density, and the input of the plurality of error signals expressed by the pulse density A new coupling coefficient is calculated based on the coupling coefficient changing means for changing the coupling coefficient on the memory, a counting means for counting the pulses of the output signal, and a counting result. It provided a signal processing means and a signal output means by the conversion means for converting the pulse density representation.

【0019】このような請求項1記載の信号出力手段に
代えて、請求項2記載の発明では、誤差信号のパルスを
計数する計数手段と計数結果を再びパルス密度表現に変
換する変換手段とによる誤差信号出力手段を設け、ま
た、請求項3記載の発明では、正、負の誤差信号のパル
スを各々計数する計数手段と正、負の誤差信号間の計数
結果の差をパルス密度表現に変換する変換手段とによる
誤差信号出力手段を設け、請求項4記載の発明では、
正、負の誤差信号のパルスを各々計数する計数手段とこ
れらの正、負の誤差信号のパルスの計数結果の比較結果
と計数結果とをパルス密度表現に変換する変換手段と変
換された信号同士の論理演算を行なう演算手段とによる
誤差信号出力手段を設けた。
In place of the signal output means described in claim 1, in the invention described in claim 2, the counting means for counting the pulses of the error signal and the converting means for converting the counting result into the pulse density expression again. An error signal output means is provided, and in the invention of claim 3, the counting means for counting the pulses of the positive and negative error signals and the difference in the counting result between the positive and negative error signals are converted into a pulse density expression. The error signal output means is provided by the conversion means for
Counting means for counting the pulses of the positive and negative error signals respectively, conversion means for converting the comparison result of the counting results of the pulses of the positive and negative error signals and the counting result, and the converted signals The error signal output means is provided by the operation means for performing the logical operation of.

【0020】また、請求項5記載の発明では、複数の信
号処理手段を網状に接続し、出力層の出力信号と教師信
号とのパルスを各々計数する計数手段と、これらの計数
結果の差をパルス密度表現に変換して正又は負の誤差信
号を前層に出力する変換手段とによる誤差信号出力手段
を設け、請求項6記載の発明でも、複数の信号処理手段
を網状に接続し、出力層の出力信号と教師信号とのパル
スを各々計数する計数手段と、これらの計数結果の比較
結果と各々の計数結果とをパルス密度表現に変換する変
換手段と、変換された信号同士の論理演算を行ない正又
は負の誤差信号を前層に出力する演算手段とによる誤差
信号出力手段を設けた。
According to the invention of claim 5, a plurality of signal processing means are connected in a net form, and counting means for counting the pulses of the output signal of the output layer and the teacher signal respectively, and the difference between these counting results. An error signal output means including a conversion means for converting to a pulse density expression and outputting a positive or negative error signal to the front layer is provided, and also in the invention according to claim 6, a plurality of signal processing means are connected in a net form and output. Counting means for respectively counting the pulses of the layer output signal and the teacher signal, converting means for converting the comparison result of these counting results and each counting result into a pulse density expression, and logical operation of the converted signals The error signal output means is provided by a calculation means for outputting a positive or negative error signal to the front layer.

【0021】一方、請求項7記載の発明では、誤差信号
の正、負に応じて各々の論理和を演算して少なくとも一
方の誤差信号を破棄する誤差信号選択手段を設けた。
On the other hand, in the invention described in claim 7, the error signal selecting means for calculating the logical sum of each of the positive and negative error signals and discarding at least one of the error signals is provided.

【0022】[0022]

【作用】信号処理手段における演算結果ないしは誤差信
号を他の信号処理手段に出力する際に、それらのパルス
密度表現のパルス列の相関を持たないほうが、信号処理
手段内での演算、学習がより効果的に行なわれるものと
なるが、請求項1ないし6記載の発明によれば、出力信
号や誤差信号、さらには正、負の誤差信号について一旦
計数してランダムなパルス列に変換し直して出力させる
ので、この効果を確保できるものとなる。
When outputting the calculation result or the error signal in the signal processing means to the other signal processing means, it is more effective to perform the calculation and learning in the signal processing means if the pulse trains having the pulse density expressions do not have correlation. According to the invention described in claims 1 to 6, the output signal, the error signal, and the positive and negative error signals are once counted, converted into a random pulse train, and output. Therefore, this effect can be secured.

【0023】また、請求項7記載の発明によれば、誤差
信号については論理和をとって集めた正、負の誤差信号
の内、少なくとも一方を破棄するものとし、正、負の誤
差信号を同時には出力させないので、信号処理手段内で
の演算、学習効果が上がるものとなる。
According to the seventh aspect of the invention, at least one of the positive and negative error signals collected by taking the logical sum of the error signals is discarded, and the positive and negative error signals are discarded. Since they are not output at the same time, the calculation and learning effects in the signal processing means are improved.

【0024】[0024]

【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図22に基づ
いて説明する。まず、自己学習機能を持つデジタル論理
回路を用いた神経細胞ユニット(ニューロン素子)及び
ニューラルネットワークについて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a nerve cell unit (neuron element) and a neural network using a digital logic circuit having a self-learning function will be described.

【0025】まず、本実施例のニューロン及びニューラ
ルネットワークはデジタル構成によりハードウエア化し
たものであるが、基本的な考え方としては、 神経細胞ユニットに関する入出力信号、中間信号、
結合係数、教師信号などは全て、「0」「1」の2値で
表されたパルス列で表す。 ネットワーク内部での信号の量は、パルス密度で表
す(ある一定時間内の「1」の数)。 神経細胞ユニット内での計算は、パルス列同士の論
理演算で表す。 結合係数のパルス列はメモリ上に置く。 学習は、このパルス列を書換えることで実現する。 学習については、与えられた教師信号パルス列を元
に誤差を計算し、これに基づいて、結合係数パルス列を
変化させる。このとき、誤差の計算、結合係数の変化分
の計算も、全て、「0」「1」のパルス列の論理演算で
行う。 ようにしたものである。
First, the neurons and neural networks of this embodiment are digitalized and implemented as hardware. The basic idea is to input / output signals, intermediate signals, and
The coupling coefficient, the teacher signal, etc. are all represented by a binary pulse train of "0" and "1". The amount of signal inside the network is represented by the pulse density (the number of "1" s within a certain fixed time). The calculation in the nerve cell unit is represented by a logical operation between pulse trains. The pulse train of the coupling coefficient is placed in the memory. Learning is realized by rewriting this pulse train. For learning, the error is calculated based on the given teacher signal pulse train, and the coupling coefficient pulse train is changed based on the error. At this time, the calculation of the error and the change of the coupling coefficient are all performed by the logical operation of the pulse train of "0" and "1". It was done like this.

【0026】以下、この思想について説明する。まず、
デジタル論理回路による信号処理に関し、フォワードプ
ロセスにおける信号処理を説明する。図2は1つの神経
細胞ユニット(神経細胞模倣素子)20に相当する部分
を示し、ニューラルネットワーク全体としては例えば図
3に示すように階層型とされる。入出力は、全て、
「1」「0」に2値化され、かつ、同期化されたものが
用いられる。入力信号yi の値(強度)はパルス密度で
表現し、例えば図4に示すパルス列のようにある一定時
間内にある「1」の状態数で表す。即ち、図4の例は、
4/6を表し、同期パルス6個中に信号は「1」が4
個、「0」が2個である。このとき、「1」と「0」の
並び方は、ランダムであることが望ましい。
The idea will be described below. First,
Regarding signal processing by a digital logic circuit, signal processing in the forward process will be described. FIG. 2 shows a portion corresponding to one nerve cell unit (nerve cell mimicking element) 20, and the neural network as a whole is of a hierarchical type as shown in FIG. Input and output are all
The one that is binarized into “1” and “0” and synchronized is used. The value (intensity) of the input signal y i is represented by a pulse density, and is represented by the number of states of “1” within a certain time as in the pulse train shown in FIG. 4, for example. That is, the example of FIG.
4/6, and the signal "1" is 4 in 6 sync pulses.
There are two "0" s. At this time, it is desirable that the arrangement of "1" and "0" is random.

【0027】一方、各神経細胞ユニット20間の結合の
度合を示す結合係数Tijも同様にパルス密度で表現し、
「0」と「1」とのパルス列として予めメモリ上に用意
しておく。図5の例は、「101010」=3/6を表
す式である。この場合も、「1」と「0」の並び方はラ
ンダムであることが望ましい。
On the other hand, the coupling coefficient T ij indicating the degree of coupling between the nerve cell units 20 is similarly expressed by pulse density,
The pulse train of "0" and "1" is prepared in advance in the memory. The example of FIG. 5 is an expression representing “101010” = 3/6. Also in this case, it is desirable that the arrangement of "1" and "0" is random.

【0028】そして、この結合係数パルス列を同期クロ
ックに応じてメモリ上より順次読出し、図2に示すよう
に各々ANDゲート21により入力信号パルス列との論
理積をとる(yi ∩ Tij)。これを、神経細胞jへの入
力とする。上例の場合で説明すると、入力信号が「10
1101」として入力されたとき、これと同期してメモ
リ上よりパルス列を呼出し、順次ANDをとることによ
り、図6に示すような「101000」が得られ、これ
は入力yi が結合係数Tijにより変換されパルス密度が
2/6となることを示している。
Then, the coupling coefficient pulse train is sequentially read from the memory in response to the synchronous clock, and the AND gate 21 takes the logical product with the input signal pulse train as shown in FIG. 2 (y i ∩ T ij ). This is used as an input to the nerve cell j. In the case of the above example, the input signal is “10
When input as "1101", a pulse train is called from the memory in synchronism with this, and "101000" as shown in FIG. 6 is obtained by sequentially performing AND, which means that the input y i is the coupling coefficient T ij. It is shown that the pulse density becomes 2/6 by the conversion.

【0029】ANDゲート21の出力のパルス密度は、
近似的には入力信号のパルス密度と結合係数のパルス密
度との積となり、アナログ方式の結合係数と同様の機能
を有する。これは、信号の列が長いほど、また、「1」
と「0」との並び方がランダムであるほど、数値の積に
近い機能を持つことになる。なお、入力パルス列に比べ
て結合係数のパルス列が短く、読出すべきデータがなく
なったら、再びデータの先頭に戻って読出しを繰返えせ
ばよい。
The pulse density of the output of the AND gate 21 is
It is approximately the product of the pulse density of the input signal and the pulse density of the coupling coefficient, and has the same function as the analog coupling coefficient. This is because the longer the signal train is, the more "1"
The more random the arrangement of "0" and "0", the closer to the product of numerical values it has. When the pulse train of the coupling coefficient is shorter than the input pulse train and there is no data to be read, the head of the data may be returned to and the reading may be repeated.

【0030】1つの神経細胞ユニット20は多入力であ
るので、前述した「入力信号と結合係数とのAND」も
多数あり、次にOR回路22によりこれらの論理和をと
る。入力は同期化されているので、例えば1番目のデー
タが「101000」、2番目のデータが「01000
0」の場合、両者のORをとると、「111000」と
なる。これを多入力(m個)同時に計算し出力すると、
例えば図7に示すようになる。これは、アナログ計算に
おける和の計算及び非線形関数(シグモイド関数)の部
分に対応している。
Since one nerve cell unit 20 has multiple inputs, there are many "ANDs of the input signal and the coupling coefficient" described above, and the OR circuit 22 then takes the logical sum of these. Since the inputs are synchronized, for example, the first data is "101000" and the second data is "01000".
In the case of “0”, the OR of both is “111000”. If you calculate and output multiple inputs (m) at the same time,
For example, as shown in FIG. This corresponds to the sum calculation and the non-linear function (sigmoid function) in the analog calculation.

【0031】パルス密度が低い場合、そのORをとった
もののパルス密度は、各々のパルス密度の和に近似的に
一致する。パルス密度が高くなるにつれ、OR回路22
の出力は段々飽和してくるので、パルス密度の和とは一
致せず、非線形性が出てくる。ORの場合、パルス密度
は1よりも大きくなることがなく、かつ、0より小さく
なることもなく、さらには、単調増加関数であり、シグ
モイド関数と近似的に同等となる。
When the pulse density is low, the pulse density of the OR of the pulse density is approximately equal to the sum of the pulse densities. As the pulse density increases, the OR circuit 22
Since the output of is gradually saturated, it does not match the sum of pulse densities, and nonlinearity appears. In the case of OR, the pulse density does not become larger than 1 and does not become smaller than 0, and is a monotonically increasing function, which is approximately equivalent to the sigmoid function.

【0032】ところで、結合には興奮性と抑制性がある
が、本実施例でも各ニューロン間の結合においてはその
両方を持ち得るものとする。まず、結合係数が興奮性結
合係数Tij(+) か抑制性結合係数Tij(-) かにより、各
結合を興奮性結合グループと抑制性結合グループとに2
分する。そして、入力信号と各結合係数のパルス列のA
ND出力同士のORを各グループで計算する。そして、
興奮性結合グループのOR結果が「1」で抑制性結合グ
ループのOR結果が「0」の場合にのみ「1」を出力
し、それ以外の場合には「0」を出力する。
By the way, although the connection has excitability and inhibitory property, it is assumed that the present embodiment can have both of them in connection between neurons. First, depending on whether the coupling coefficient is the excitatory coupling coefficient T ij (+) or the inhibitory coupling coefficient T ij (-) , each coupling is divided into an excitatory coupling group and an inhibitory coupling group.
Share Then, A of the pulse train of the input signal and each coupling coefficient
The OR of ND outputs is calculated for each group. And
"1" is output only when the OR result of the excitatory coupling group is "1" and the OR result of the inhibitory coupling group is "0", and "0" is output otherwise.

【0033】論理式で表現すると、次の(3)〜(5)式で
示される。
When expressed by a logical expression, it is expressed by the following expressions (3) to (5).

【0034】[0034]

【数3】 [Equation 3]

【0035】神経細胞ユニット20のネットワークは、
バックプロパゲーションと同様な階層型(即ち、図3)
とする。そして、ネットワーク全体を同期させておけ
ば、各層とも上述した機能により計算できる。
The network of nerve cell units 20 is
Hierarchical type similar to backpropagation (ie, Figure 3)
And If the entire network is synchronized, each layer can be calculated by the functions described above.

【0036】ここに、詳細は後述するが、このような神
経細胞ユニット20を複数接続する場合、各結線間のパ
ルス信号は各々に対して相関を持たないほうが、それら
の神経細胞ユニット20内の演算が効果的となる。
As will be described in detail later, when a plurality of such nerve cell units 20 are connected, it is better that the pulse signals between the respective connections have no correlation with each other in the nerve cell units 20. The calculation becomes effective.

【0037】次に、学習(バックプロパゲーション)に
おける信号演算処理について説明する。基本的には、以
下のa又はbにより誤差信号を求め、次いで、cの方法
により結合係数の値を変化させるようにすればよい。
Next, the signal calculation processing in learning (back propagation) will be described. Basically, the error signal may be obtained by the following a or b, and then the value of the coupling coefficient may be changed by the method of c.

【0038】まず、aとして最終層における誤差信号に
ついて説明する。最終層で各神経細胞ユニットにおける
誤差信号を出力信号と教師信号とにより計算する。ここ
に、そのときの入力に対して望ましい出力を、教師信号
としてパルス列又はパルス数で与える。一般に、誤差を
数値で表すと正、負の両方をとり得るが、パルス密度で
はそれを同時に表現できないので、+成分を表す信号
と、−成分を表す信号との2種類を用いて誤差信号を表
現する。即ち、j番目の神経細胞ユニットの誤差信号
は、出力信号yjと教師信号djとを1データ分計数し
(教師信号dj がパルス数で与えられた場合は計数する
必要はない)、その大小比較に応じた出力とする。即
ち、教師信号dj の計数値のほうが大きい場合には誤差
信号+(δj(+))のみが、その差だけパルスを出す。ま
た、出力信号の計数値のほうが大きい場合には、誤差信
号−(δj(-))のみが、その差だけパルスを出す。これ
らの誤差信号もランダムであることが望ましい。このよ
うな誤差信号パルスを元に結合係数を後述するように変
化させることになる。
First, the error signal in the final layer will be described as a. In the final layer, the error signal in each nerve cell unit is calculated by the output signal and the teacher signal. Here, a desired output with respect to the input at that time is given by a pulse train or a pulse number as a teacher signal. Generally, when the error is expressed by a numerical value, both positive and negative can be taken, but since it cannot be expressed simultaneously by the pulse density, an error signal is obtained by using two kinds of a signal representing a + component and a signal representing a − component. Express. That is, the error signal of the j-th nerve cell unit counts the output signal y j and the teacher signal d j for one data (it is not necessary to count when the teacher signal d j is given by the pulse number). The output is based on the size comparison. That is, when the count value of the teacher signal d j is larger, only the error signal + (δ j (+) ) produces a pulse by the difference. Further, when the count value of the output signal is larger, only the error signal − (δ j (−) ) outputs a pulse by the difference. It is desirable that these error signals are also random. The coupling coefficient is changed based on such an error signal pulse as described later.

【0039】次に、bとして中間層における誤差信号を
求める方法を説明する。まず、上記の誤差信号を逆伝播
させ、最終層とその1つ前の層との結合係数だけでな
く、さらにその前の層の結合係数も変化させる。そのた
め、中間層における各神経細胞ユニットでの誤差信号を
計算する必要がある。中間層のある神経細胞ユニットか
ら、さらに1つ先の層の各神経細胞ユニットへ信号を伝
播させたのとは、丁度逆の要領で1つ先の層の各神経細
胞ユニットにおける誤差信号を集めてきて、自己の誤差
信号とする。このことは、神経細胞ユニット内での前述
した演算式(3)〜(5)や図4〜図8に示した場合と同じ
ような要領で行うことができる。ただし、神経細胞ユニ
ット内での前述した処理と異なるのは、yは1つの信号
であるのに対して、δは正、負を表す信号として2つの
信号を持ち、その両方の信号を考慮する必要があること
である。従って、結合係数Tの正負に応じて2つの場合
に分ける必要がある。
Next, a method for obtaining an error signal in the intermediate layer as b will be described. First, the above-mentioned error signal is back-propagated to change not only the coupling coefficient between the final layer and the layer immediately before it, but also the coupling coefficient of the layer before that. Therefore, it is necessary to calculate the error signal in each nerve cell unit in the middle layer. Signals were propagated from the neuron unit with an intermediate layer to each neuron unit in the next layer, which is exactly the reverse of the procedure of collecting error signals in each neuron unit in the next layer. And use it as its own error signal. This can be performed in the same manner as the above-described arithmetic expressions (3) to (5) and the cases shown in FIGS. 4 to 8 in the nerve cell unit. However, the difference from the above-mentioned processing in the nerve cell unit is that y is one signal, while δ has two signals as positive and negative signals, and both signals are considered. It is necessary. Therefore, it is necessary to divide into two cases depending on whether the coupling coefficient T is positive or negative.

【0040】まず、興奮性結合の場合を説明する。この
場合、中間層のある神経細胞ユニットについて、1つ先
の層(図3における最終層)のj番目の神経細胞ユニッ
トでの誤差信号+と、その神経細胞ユニットと自己(図
3における中間層のある神経細胞ユニット)との結合係
数のANDをとったもの(δj(+) ∩ Tij)を各神経細
胞ユニットについて求め、さらに、これら同士のORを
とる{∪(δj(+) ∩Tij)}。これをこの神経細胞ユ
ニットの誤差信号+とする。即ち、図9に示すようにな
る。
First, the case of excitatory coupling will be described. In this case, for a nerve cell unit having an intermediate layer, the error signal + at the jth nerve cell unit of the layer immediately before (the last layer in FIG. 3), the nerve cell unit and self (intermediate layer in FIG. 3) For each nerve cell unit, an AND (δ j (+) ∩ T ij ) of the coupling coefficient with a certain nerve cell unit) is obtained, and the OR between them is taken {∪ (δ j (+) ∩ T ij )}. This is the error signal + of this nerve cell unit. That is, it becomes as shown in FIG.

【0041】同様に、1つ先の層の神経細胞ユニットで
の誤差信号−と結合係数とのANDをとり、さらにこれ
ら同士のORをとることにより、この神経細胞ユニット
の誤差信号−とする。即ち、図10に示すようになる。
Similarly, the error signal of the nerve cell unit of the previous layer is ANDed with the coupling coefficient, and the OR of these is taken to obtain the error signal of this nerve cell unit. That is, it becomes as shown in FIG.

【0042】次に、抑制性結合の場合を説明する。この
場合、1つ先の層の神経細胞ユニットでの誤差信号−と
その神経細胞ユニットと自己との結合係数のANDをと
り、さらにこれら同士のORをとる。これを、この神経
細胞ユニットの誤差信号+とする。即ち、図11に示す
ようになる。
Next, the case of inhibitory binding will be described. In this case, the AND of the error signal in the nerve cell unit of the layer one layer ahead and the coupling coefficient of the nerve cell unit and the self is taken, and further the OR between them is taken. This is the error signal + of this nerve cell unit. That is, it becomes as shown in FIG.

【0043】また、1つ先の誤差信号+と結合係数との
ANDをとり、さらにこれら同士のORをとることによ
り、同様に、この神経細胞ユニットの誤差信号−とす
る。即ち、図12に示すようになる。
Further, by ANDing the error signal + which is one ahead and the coupling coefficient and further ORing them, the error signal − of this nerve cell unit is similarly obtained. That is, it becomes as shown in FIG.

【0044】さらに、この神経細胞ユニットの、興奮性
結合の誤差信号+と抑制性結合の誤差信号+とのORを
とり、また、興奮性結合の誤差信号−と抑制性結合の誤
差信号−とのORをとる。そして、前者のOR結果が
「1」で後者のOR結果が「0」のときのみこのユニッ
トの誤差信号δi(+)を「1」とする。また、逆に、前者
のOR結果が「0」で後者のOR結果が「1」のときの
みこのユニットの誤差信号δi(-)を「1」とする。この
処理が、請求項7記載の発明に相当し、正、負の誤差信
号のOR結果について、少なくとも一方が破棄されるこ
とになる。上記の場合以外は両方を破棄させればよい。
このような誤差信号選択処理により、正、負の誤差信号
間の相関が弱められることになる。
Further, the error signal + of the excitatory coupling and the error signal + of the inhibitory coupling of the nerve cell unit are ORed, and the error signal − of the excitatory coupling − and the error signal − of the inhibitory coupling − are obtained. Is ORed. Then, the error signal δ i (+) of this unit is set to “1” only when the former OR result is “1” and the latter OR result is “0”. On the contrary, the error signal δ i (-) of this unit is set to "1" only when the former OR result is "0" and the latter OR result is "1". This processing corresponds to the invention described in claim 7, and at least one of the OR results of the positive and negative error signals is discarded. In cases other than the above, both may be discarded.
Such error signal selection processing weakens the correlation between the positive and negative error signals.

【0045】以上をまとめると、(6)式に示すようにな
る。
The above is summarized as shown in equation (6).

【0046】[0046]

【数4】 [Equation 4]

【0047】さらに、最終層における誤差信号の処理a
の場合と同様に、各々の誤差信号δi(+),δi(-)のパル
ス数を計数し、誤差信号δi(+)の計数値のほうが大きい
場合にはその差をδi(+)パルスとして出力し、逆に、誤
差信号δi(-)の計数値のほうが大きい場合にはその差を
δi(-)パルスとして出力するようにしてもよい。
Further, the error signal processing a in the final layer a
As in the case of, the number of pulses of each error signal δ i (+) , δ i (-) is counted, and when the count value of the error signal δ i (+) is larger, the difference is δ i ( Alternatively, it may be output as a +) pulse, and conversely, when the count value of the error signal Δ i (−) is larger, the difference may be output as a Δ i (−) pulse.

【0048】さらに、入力されてくる誤差信号に対して
各々同じ又は異なる学習のレート(学習定数)を設けて
もよい。これは、パルス列を間引くことにより実現でき
る。例えば、カウンタ的な考え方をし、図13、図14
に示すようなものとすればよい。この例では、学習レー
トη=0.5では元の信号のパルス列を1つ置きに間引
くが、元の信号のパルスが等間隔でなくても、元のパル
ス列に対して間引くことができる。図13,図14中、
η=0.5の場合はパルスを1つ置きに間引き、η=
0.33の場合はパルスを2つ置きに残し、η=0.6
7の場合はパルスを2つ置きに1回間引くことを示す。
Further, the same or different learning rates (learning constants) may be provided for the input error signals. This can be realized by thinning out the pulse train. For example, by using a counter-like concept, FIG. 13 and FIG.
It may be as shown in. In this example, when the learning rate η = 0.5, every other pulse train of the original signal is thinned out, but even if the pulses of the original signal are not evenly spaced, it is possible to thin out the original pulse train. 13 and 14,
When η = 0.5, every other pulse is thinned out, and η =
In the case of 0.33, every other pulse is left and η = 0.6.
In the case of 7, every other pulse is thinned once.

【0049】このようにして、誤差信号を間引くことに
より学習レートの機能を持たせる。このような誤差信号
の間引きは、通常市販されているカウンタの出力を論理
演算することやフリップフロップを用いることにより容
易に実現できる。特に、カウンタを用いた場合、学習定
数ηの値を任意、かつ、容易に設定できるので、ネット
ワークの特性を制御することも可能となる。
In this manner, the learning rate function is provided by thinning out the error signal. Such thinning out of the error signal can be easily realized by logically operating the output of a counter commercially available or using a flip-flop. In particular, when a counter is used, the value of the learning constant η can be set arbitrarily and easily, so that the characteristics of the network can be controlled.

【0050】さらに、cとして、このような誤差信号に
より各結合係数を変化させる方法について説明する。変
化させたい結合係数が属しているライン(図3参照)に
対応する、1つ前の神経細胞ユニットからの出力yi
自己の神経細胞ユニットの誤差信号δj(+)又はδj(-)
のANDをとる(δj∩yi)(図15,図16参照)。
このようにして得られた2つの信号を各々ΔTij(+)
ΔTij(-)とする。
Further, as c, a method of changing each coupling coefficient by such an error signal will be described. The output y i from the immediately preceding neuron unit and the error signal δ j (+) or δ j ( -of the own neuron unit corresponding to the line to which the coupling coefficient to be changed belongs (see FIG. 3) ) And (δ j ∩ y i ) (see FIGS. 15 and 16).
The two signals thus obtained are respectively expressed by ΔT ij (+) ,
Let ΔT ij (-) .

【0051】そして、今度はこのΔTijを元に新しいT
ijを求めるが、このTijは絶対値成分であるので、元の
ijが興奮性か抑制性かで場合分けする。興奮性の場
合、元のTijに対してΔTij(+)の成分を増やし、ΔT
ij(-)の成分を減らす。即ち、図17に示すようにな
る。逆に、抑制性の場合は元のTijに対しΔTij(+)
成分を減らし、ΔTij(-)の成分を増やす。即ち、図1
8に示すようになる。
Then, based on this ΔT ij , a new T
ij is obtained. Since this T ij is an absolute value component, it is classified depending on whether the original T ij is excitatory or inhibitory. In the case of excitability, the component of ΔT ij (+) is increased with respect to the original T ij , and ΔT
Reduce the components of ij (-) . That is, it becomes as shown in FIG. On the contrary, in the case of the suppressive property, the component of ΔT ij (+) is reduced and the component of ΔT ij (−) is increased with respect to the original T ij . That is, FIG.
As shown in 8.

【0052】以上をまとめると、(7)式のようになる。The above is summarized as shown in equation (7).

【0053】[0053]

【数5】 [Equation 5]

【0054】以上の学習則に基づいてネットワークの計
算をする。
The network is calculated based on the above learning rule.

【0055】次に、以上のアルゴリズムに基づく実際の
回路構成を説明する。図1及び図19ないし図22にそ
の回路構成例を示すが、ネットワーク全体の構成は図3
と同様である。図19は図3中のライン(結線)に相当
する部分の回路を示し、図1は図3中の丸(各神経細胞
ユニット20)に相当する部分の回路を示す。これらの
図19及び図1構成の回路を図3のようにネットワーク
にすることにより、自己学習可能なデジタル式のニュー
ラルネットワークが実現できる。
Next, an actual circuit configuration based on the above algorithm will be described. FIG. 1 and FIGS. 19 to 22 show examples of the circuit configuration. The configuration of the entire network is shown in FIG.
Is the same as. 19 shows a circuit of a portion corresponding to a line (connection) in FIG. 3, and FIG. 1 shows a circuit of a portion corresponding to a circle (each nerve cell unit 20) in FIG. A digital neural network capable of self-learning can be realized by making the circuits of the configurations of FIGS. 19 and 1 into a network as shown in FIG.

【0056】まず、図19から説明する。図中、25は
神経細胞ユニットへの入力信号であり、図4に相当す
る。図5に示したような結合係数の値はメモリとしての
シフトレジスタ26に保存しておく。このシフトレジス
タ26は取出し口26aと入口26bとを有するが、通
常のシフトレジスタと同様の機能を持つものであればよ
く、例えば、RAMとアドレスコントローラとの組合せ
によるもの等であってもよい。入力信号25とシフトレ
ジスタ26内の結合係数とは論理積演算手段としてのA
NDゲート27を備えて図6に示した処理を行なう論理
回路28によりANDがとられる。この論理回路28の
出力は結合が興奮性か抑制性かによってグループ分けし
なければならないが、予め各々のグループへの出力2
9,30を用意し、何れに出力するのかを切換えるよう
にした方が汎用性の高いものとなる。このため、本実施
例では結合が興奮性か抑制性かを表すビットをグループ
分け用メモリ31に保存しておき、その情報を用いてグ
ループ分け手段となる切換えゲート回路32により切換
える。切換えゲート回路32は2つのANDゲート32
a,32bと一方の入力に介在されたインバータ32c
とよりなる。
First, FIG. 19 will be described. In the figure, 25 is an input signal to the nerve cell unit and corresponds to FIG. The value of the coupling coefficient as shown in FIG. 5 is stored in the shift register 26 as a memory. The shift register 26 has an outlet 26a and an inlet 26b, but it may have the same function as a normal shift register, and may be, for example, a combination of a RAM and an address controller. The input signal 25 and the coupling coefficient in the shift register 26 are A as an AND operation means.
The AND is performed by the logic circuit 28 including the ND gate 27 and performing the processing shown in FIG. The output of this logic circuit 28 must be grouped according to whether the coupling is excitatory or inhibitory.
It is more versatile to prepare 9 and 30 and switch which one of them is output. For this reason, in this embodiment, a bit indicating whether the coupling is excitatory or inhibitory is stored in the grouping memory 31, and the information is used for switching by the switching gate circuit 32 serving as a grouping unit. The switching gate circuit 32 includes two AND gates 32.
a and 32b and an inverter 32c interposed between one input
And consists of.

【0057】また、図1に示すように各入力処理(図7
に相当)をする複数のORゲート構成で論理和演算手段
となるゲート回路33a,33bが設けられている。さ
らに、同図に示すように図8に示した興奮性結合グルー
プが「1」で、抑制性結合グループが「0」のときにの
み出力「1」を出すANDゲート34aとインバータ3
4bとによる論理演算手段となるゲート回路34が設け
られている。
Further, as shown in FIG. 1, each input process (see FIG.
The gate circuits 33a and 33b serving as a logical sum operation means are provided in a plurality of OR gate configurations that correspond to (1). Further, as shown in the figure, the AND gate 34a and the inverter 3 which output "1" only when the excitatory coupling group shown in FIG. 8 is "1" and the inhibitory coupling group is "0".
There is provided a gate circuit 34 which serves as a logical operation means by 4b.

【0058】ここに、神経細胞ユニットにおける演算結
果を次の神経細胞ユニットへ出力する際、各パルス列の
相関を減らすため、ゲート回路34からの出力信号を改
めてランダムなパルス列に変換する必要がある。そこ
で、本実施例では、ゲート回路34からの出力信号を1
データ分、計数手段としてのカウンタ35で計数し、そ
の計数結果を変換手段としてのランダムパルス列発生装
置36に送り、そこからそのパルス数に応じた新たなパ
ルス列を出力信号37として出力する。ランダムパルス
列発生装置36は乱数発生装置とコンパレータとにより
構成した一般的なランダムパルス発生装置でよい。これ
らのカウンタ35とランダムパルス列発生装置36とに
より請求項1記載の発明の信号出力手段38が構成され
ている。
When outputting the calculation result in the nerve cell unit to the next nerve cell unit, it is necessary to convert the output signal from the gate circuit 34 into a random pulse train again in order to reduce the correlation of each pulse train. Therefore, in this embodiment, the output signal from the gate circuit 34 is set to 1
The data 35 is counted by a counter 35 as counting means, and the counting result is sent to a random pulse train generator 36 as converting means, from which a new pulse train corresponding to the number of pulses is output as an output signal 37. The random pulse train generator 36 may be a general random pulse generator composed of a random number generator and a comparator. The counter 35 and the random pulse train generator 36 constitute the signal output means 38 of the present invention.

【0059】次に、学習処理について説明する。まず、
出力層からの出力信号39と教師信号40とより誤差信
号41,42を生成しなければならない。図20は請求
項5記載の発明に対応するその生成回路構成を示すもの
である。出力信号39のパルスと教師信号40のパルス
とは各々計数手段となるカウンタ43,44により計数
され、これらの計数結果の差が減算器45により計算さ
れ、その差に応じて変換手段としてのランダムパルス列
生成装置46又は47により、パルス密度表現に変換さ
れた誤差信号41又は42が出力される。即ち、減算器
45による減算処理の結果、教師信号40のほうが大き
い場合には、1データ分、誤差信号41がパルス列信号
となり、誤差信号42側は「0」となる。逆に、出力信
号39のほうが大きい場合には、1データ分、誤差信号
42がパルス列信号となり、誤差信号41は「0」とな
る。このようにして、誤差信号出力手段48が構成され
ている。
Next, the learning process will be described. First,
The error signals 41 and 42 must be generated from the output signal 39 from the output layer and the teacher signal 40. FIG. 20 shows the structure of the generation circuit corresponding to the invention described in claim 5. The pulse of the output signal 39 and the pulse of the teacher signal 40 are respectively counted by the counters 43 and 44 serving as counting means, the difference between these counting results is calculated by the subtractor 45, and the random number as the converting means is calculated according to the difference. The error signal 41 or 42 converted into the pulse density representation is output by the pulse train generation device 46 or 47. That is, as a result of the subtraction processing by the subtractor 45, when the teacher signal 40 is larger, the error signal 41 becomes a pulse train signal and the error signal 42 becomes “0” for one data. On the contrary, when the output signal 39 is larger, the error signal 42 becomes a pulse train signal and the error signal 41 becomes “0” for one data. In this way, the error signal output means 48 is constructed.

【0060】なお、減算器45を用いずに、図21に示
すように構成してもよい。図21は請求項6記載の発明
に対応する誤差信号出力手段49を示すものである。即
ち、出力信号39のパルスと教師信号40のパルスとを
各々カウンタ43,44で計数した後、その結果を各々
ランダムパルス列生成装置46,47により再びパルス
列に変換する。同時に、コンパレータ50により出力信
号39と教師信号40との大小を比較する。このコンパ
レータ50出力と前記ランダムパルス列生成装置46,
47出力とがANDゲートとインバータとにより構成さ
れたゲート回路51で処理されて誤差信号41又は42
が出力される。コンパレータ50の比較において、値の
大きいほうのパルスが「1」で値の小さいほうのパルス
が「0」の時のみ、誤差信号パルスは「1」となる。具
体的には、教師信号40のほうが大きい場合には、1デ
ータ分、誤差信号41がパルス列信号となり、誤差信号
42側は「0」となる。逆に、出力信号39のほうが大
きい場合には、1データ分、誤差信号42がパルス列信
号となり、誤差信号41側は「0」となる。
The subtractor 45 may be omitted, and the configuration shown in FIG. 21 may be used. FIG. 21 shows an error signal output means 49 corresponding to the sixth aspect of the invention. That is, the pulses of the output signal 39 and the pulses of the teacher signal 40 are counted by the counters 43 and 44, respectively, and the results are converted into pulse trains again by the random pulse train generators 46 and 47, respectively. At the same time, the comparator 50 compares the output signal 39 and the teacher signal 40 with each other. The output of the comparator 50 and the random pulse train generator 46,
The output 47 is processed by a gate circuit 51 composed of an AND gate and an inverter to output an error signal 41 or 42.
Is output. In the comparison of the comparator 50, the error signal pulse becomes "1" only when the pulse having the larger value is "1" and the pulse having the smaller value is "0". Specifically, when the teacher signal 40 is larger, the error signal 41 becomes a pulse train signal for one data and becomes “0” on the error signal 42 side. On the contrary, when the output signal 39 is larger, the error signal 42 becomes a pulse train signal for one data, and becomes “0” on the error signal 41 side.

【0061】ついで、図1に示す回路には誤差信号4
1,42が入力される。これらの誤差信号41,42は
複数のORゲート構成のゲート回路52で各々集められ
て((8)式の処理)、誤差信号53,54として出力さ
れる。これらの誤差信号53,54は図19中に示すA
NDゲート及びインバータにより構成されて誤差信号選
択手段となるゲート回路55及びANDゲートにより構
成されたゲート回路56により、中間層における誤差信
号を計算するため図10〜図13に示したような処理が
行なわれ、+,−に応じて、1つ前の層の神経細胞ユニ
ットへ出力するための誤差信号57,58が得られる。
Then, in the circuit shown in FIG.
1, 42 are input. These error signals 41 and 42 are collected by a plurality of OR gate-configured gate circuits 52 (processing of equation (8)) and output as error signals 53 and 54. These error signals 53 and 54 are A shown in FIG.
A gate circuit 55 composed of an ND gate and an inverter, which serves as an error signal selecting means, and a gate circuit 56 composed of an AND gate, perform the processing shown in FIGS. The error signals 57 and 58 to be output to the nerve cell unit of the previous layer are obtained according to + and −.

【0062】このように結合が興奮性結合か抑制性結合
かによって場合分けが必要であるが、この場合分けはメ
モリ31に記憶された興奮性か抑制性かを示す情報と、
誤差信号の+,−信号53,54とに応じて、AND,
ORゲート構成のゲート回路59により行なわれる。
As described above, it is necessary to classify the connection depending on whether the connection is an excitatory connection or an inhibitory connection. In this case, information indicating whether the connection is excitatory or inhibitory is stored in the memory 31, and
Depending on the + and-signals 53 and 54 of the error signal, AND,
This is performed by the gate circuit 59 having an OR gate structure.

【0063】さらに、学習レートに相当する処理(図1
3及び図14の処理)は図1中に示す分周回路60によ
り行なわれる。また、このような誤差信号53,54に
基づいて、新たな結合係数を計算するための図15ない
し図18に示した処理を行なうANDゲート、インバー
タ、ORゲート構成の結合係数可変回路61が設けら
れ、各シフトレジスタ26のデータ入口26b側に接続
されている。即ち、フォワード処理で用いたシフトレジ
スタ26の内容を再度読出し、同時に前の神経細胞ユニ
ットからの出力も、そのカウンタ値を用いて、パルスの
信号として送信することにより、シフトレジスタ26に
格納された結合係数の更新書替えが行なわれる。このゲ
ート回路61の場合も、結合の興奮性、抑制性により場
合分けが必要であるが、これはゲート回路59により行
なわれる。
Further, processing corresponding to the learning rate (see FIG. 1)
3 and the processing of FIG. 14) are performed by the frequency dividing circuit 60 shown in FIG. Further, a coupling coefficient variable circuit 61 having an AND gate, an inverter, and an OR gate for performing the processing shown in FIGS. 15 to 18 for calculating a new coupling coefficient based on such error signals 53 and 54 is provided. And is connected to the data inlet 26b side of each shift register 26. That is, the contents of the shift register 26 used in the forward process are read again, and at the same time, the output from the previous nerve cell unit is also stored in the shift register 26 by transmitting it as a pulse signal using the counter value. The coupling coefficient is updated and rewritten. In the case of this gate circuit 61 as well, it is necessary to separate the cases depending on the excitability and the restraint of coupling, but this is performed by the gate circuit 59.

【0064】なお、フォワード処理と同様に、誤差信号
も改めてランダムなパルス列に変換する必要がある。そ
こで、図19中に示すように、ゲート回路56からの誤
差信号出力を1データ分、計数手段としてのカウンタ6
2,63で計数し、それらの計数結果を変換手段となる
ランダムパルス発生装置64,65により各々パルス列
に変換し直して誤差信号57,58とする。この場合の
ランダムパルス発生装置64,65も乱数発生装置とコ
ンパレータとよりなる一般的なランダムパルス発生装置
でよい。これらのカウンタ62,63とランダムパルス
発生装置64,65とにより請求項2記載の発明に対応
する誤差信号出力手段66が構成されている。
As with the forward process, it is necessary to convert the error signal into a random pulse train again. Therefore, as shown in FIG. 19, the error signal output from the gate circuit 56 for one data is counted by the counter 6 as a counting means.
2 and 63 are counted, and the counting results are converted back into pulse trains by the random pulse generators 64 and 65 which serve as conversion means to generate error signals 57 and 58. The random pulse generators 64 and 65 in this case may be general random pulse generators including a random number generator and a comparator. The counters 62 and 63 and the random pulse generators 64 and 65 constitute error signal output means 66 corresponding to the second aspect of the invention.

【0065】なお、図19中に示した誤差信号出力手段
66に代えて、図20に示した誤差信号出力手段48又
は図21に示した誤差信号出力手段49を用いるように
してもよい。何れの場合も、図20、図21の出力信号
39、教師信号40に代えて正、負の誤差信号53,5
4(実際にはゲート回路56を経た誤差信号)を入力さ
せればよい。前者のケースが請求項3記載の発明に相当
し、後者のケースが請求項4記載の発明に相当する。
The error signal output means 66 shown in FIG. 19 may be replaced with the error signal output means 48 shown in FIG. 20 or the error signal output means 49 shown in FIG. In either case, the output signal 39 and the teacher signal 40 shown in FIGS.
4 (actually, the error signal that has passed through the gate circuit 56) may be input. The former case corresponds to the invention described in claim 3, and the latter case corresponds to the invention described in claim 4.

【0066】また、図19に示した回路は、図22に示
すように置換えてもよい。これは、ゲート回路55に代
えて、図20又は図21に示した誤差信号出力手段48
又は49を用いるようにしたものである。これによれ
ば、誤差信号は1データの間は、常に+か−の何れかの
みが値を持つものとなる。
The circuit shown in FIG. 19 may be replaced as shown in FIG. Instead of the gate circuit 55, this is the error signal output means 48 shown in FIG.
Alternatively, 49 is used. According to this, during one data, the error signal always has a value of either + or −.

【0067】なお、上述したこれらの処理において、結
合係数は、2進数の状態でシフトレジスタ26に保持し
ておき、演算に際してパルス列に変換し、演算後には再
びカウンタで計数してその値を2進数として保持させる
ようにしてもよい。
In these processes described above, the coupling coefficient is held in the shift register 26 in a binary number state, converted into a pulse train at the time of calculation, and after the calculation, it is counted again by the counter and the value is set to 2 You may make it hold | maintain as a base number.

【0068】なお、本発明を構成する上では、上記の構
成例に限らず、同等の機能を有するものであればよく、
さらには、全てをハードウエア構成することなく、その
一部又は全部をソフトウエアで実現するようにしてもよ
い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned configuration examples as long as it has equivalent functions.
Further, some or all of them may be realized by software without configuring all by hardware.

【0069】[0069]

【発明の効果】請求項1ないし6記載の発明では、上述
したように、他の信号処理手段に対する出力信号や、自
己学習のための誤差信号等の伝達すべきパルス列につい
ては、パルス密度表現において計数手段により一旦計数
した後変換手段により再びパルス密度表現に変換し直す
ようにしたので、パルス密度表現の信号を処理する簡単
なデジタル論理回路構成にして、フォワードプロセスな
いしは学習プロセスにおいて伝達すべきパルス列のラン
ダム性を高めることができ、よって、各結線上のパルス
列同士の相互の相関を弱めて、各信号処理手段内での演
算、自己学習能力を高め、ネットワーク全体としてもそ
の能力を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, a pulse train to be transmitted such as an output signal to another signal processing means or an error signal for self-learning is expressed in a pulse density. Since the counting means once counts and then the converting means converts the pulse density expression again, a simple digital logic circuit structure for processing the signal of the pulse density expression is formed, and the pulse train to be transmitted in the forward process or the learning process. The randomness of the pulse trains can be increased, and therefore the mutual correlation between the pulse trains on each connection can be weakened to improve the calculation and self-learning ability in each signal processing means, and improve the ability of the network as a whole. You can

【0070】また、請求項7記載の発明でも、誤差信号
については論理和をとって集めた正、負の誤差信号の
内、少なくとも一方を破棄するものとし、正、負の誤差
信号を同時には出力させないので、両者間の相関を弱め
ることができ、信号処理手段内での演算、学習効果を高
めることができる。
Also, in the invention described in claim 7, at least one of the positive and negative error signals collected by taking the logical sum of the error signals is discarded, and the positive and negative error signals are simultaneously sent. Since it is not output, the correlation between the two can be weakened, and the calculation and learning effects in the signal processing means can be enhanced.

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

【図1】本発明の一実施例の要部を示す論理回路図であ
る。
FIG. 1 is a logic circuit diagram showing a main part of an embodiment of the present invention.

【図2】基本的な信号処理を行なうための論理回路図で
ある。
FIG. 2 is a logic circuit diagram for performing basic signal processing.

【図3】ネットワーク構成例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a network configuration example.

【図4】論理演算例を示すタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図5】論理演算例を示すタイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図6】論理演算例を示すタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図7】論理演算例を示すタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図8】論理演算例を示すタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図9】論理演算例を示すタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図10】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 10 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図11】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 11 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図12】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 12 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図13】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 13 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図14】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 14 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図15】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 15 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図16】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 16 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図17】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 17 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図18】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 18 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図19】各部の構成例を示す論理回路図であるFIG. 19 is a logic circuit diagram showing a configuration example of each unit.

【図20】各部の構成例を示す論理回路図であるFIG. 20 is a logic circuit diagram showing a configuration example of each unit.

【図21】各部の構成例を示す論理回路図であるFIG. 21 is a logic circuit diagram showing a configuration example of each unit.

【図22】各部の構成例を示す論理回路図であるFIG. 22 is a logic circuit diagram showing a configuration example of each unit.

【図23】従来例を示す1つのユニット構成を示す概念
図である。
FIG. 23 is a conceptual diagram showing one unit configuration showing a conventional example.

【図24】そのニューラルネットワーク構成の概念図で
ある。
FIG. 24 is a conceptual diagram of the neural network configuration.

【図25】シグモイド関数を示すグラフである。FIG. 25 is a graph showing a sigmoid function.

【図26】1つのユニットの具体的構成を示す回路図で
ある。
FIG. 26 is a circuit diagram showing a specific configuration of one unit.

【図27】デジタル構成例を示すブロック図である。FIG. 27 is a block diagram illustrating a digital configuration example.

【図28】その一部の回路図である。FIG. 28 is a circuit diagram of a part thereof.

【図29】異なる一部の回路図である。FIG. 29 is a different partial circuit diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 信号処理手段 26 メモリ 27 論理積演算手段 32 グループ分け手段 33a,33b 論理和演算手段 34 論理演算手段 35 計数手段 36 変換手段 38 信号出力手段 39 出力信号 40 教師信号 41,42 誤差信号 43,44 計数手段 46,47 変換手段 48,49 誤差信号出力手段 51 演算手段 55 誤差信号選択手段 61 結合係数可変手段 62,63 計数手段 64,65 変換手段 66 誤差信号出力手段 20 signal processing means 26 memory 27 logical product calculating means 32 grouping means 33a, 33b logical sum calculating means 34 logical calculating means 35 counting means 36 converting means 38 signal outputting means 39 output signal 40 teacher signal 41, 42 error signal 43, 44 Counting means 46, 47 Converting means 48, 49 Error signal outputting means 51 Computing means 55 Error signal selecting means 61 Coupling coefficient changing means 62, 63 Counting means 64, 65 Converting means 66 Error signal outputting means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 俊之 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Toshiyuki Furuta 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パルス密度により表現された複数の入力
信号に対して各々結合係数を保持するメモリと、前記入
力信号とパルス密度により表現された前記結合係数との
論理積を演算する論理積演算手段と、この論理積演算手
段による演算結果を興奮性結合グループと抑制性結合グ
ループとに2分するグループ分け手段と、各々のグルー
プで論理和を演算する論理和演算手段と、これらの論理
和演算手段の演算結果の論理演算を行ないパルス密度に
より表現された出力信号を得る論理演算手段と、パルス
密度により表現された複数の誤差信号の入力に基づき新
たな結合係数を算出して前記メモリ上の結合係数を変化
させる結合係数可変手段と、前記出力信号のパルスを計
数する計数手段と計数結果を再びパルス密度表現に変換
する変換手段とによる信号出力手段とを有する信号処理
手段を設けたことを特徴とする信号処理装置。
1. A memory for holding a coupling coefficient for each of a plurality of input signals represented by pulse density, and a logical product operation for computing a logical product of the input signal and the coupling coefficient represented by pulse density. Means, grouping means for dividing the result of the operation by the AND operation means into an excitatory coupling group and an inhibitory coupling group, an OR operation means for operating the OR in each group, and an OR of these. A logical operation means for performing a logical operation of an operation result of the operation means to obtain an output signal expressed by a pulse density, and a new coupling coefficient is calculated on the basis of inputs of a plurality of error signals expressed by the pulse density on the memory. Of the output signal, counting means for counting the pulses of the output signal, and conversion means for converting the counting result into a pulse density expression again. A signal processing device having a signal processing means having a signal output means for
【請求項2】 パルス密度により表現された複数の入力
信号に対して各々結合係数を保持するメモリと、前記入
力信号とパルス密度により表現された前記結合係数との
論理積を演算する論理積演算手段と、この論理積演算手
段による演算結果を興奮性結合グループと抑制性結合グ
ループとに2分するグループ分け手段と、各々のグルー
プで論理和を演算する論理和演算手段と、これらの論理
和演算手段の演算結果の論理演算を行ないパルス密度に
より表現された出力信号を得る論理演算手段と、パルス
密度により表現された複数の誤差信号の入力に基づき新
たな結合係数を算出して前記メモリ上の結合係数を変化
させる結合係数可変手段と、前記誤差信号のパルスを計
数する計数手段と計数結果を再びパルス密度表現に変換
する変換手段とによる誤差信号出力手段とを有する信号
処理手段を設けたことを特徴とする信号処理装置。
2. A memory for holding a coupling coefficient for each of a plurality of input signals represented by pulse density, and a logical product operation for computing a logical product of the input signal and the coupling coefficient represented by pulse density. Means, grouping means for dividing the result of the operation by the AND operation means into an excitatory coupling group and an inhibitory coupling group, an OR operation means for operating the OR in each group, and an OR of these. A logical operation means for performing a logical operation of an operation result of the operation means to obtain an output signal expressed by a pulse density, and a new coupling coefficient is calculated on the basis of inputs of a plurality of error signals expressed by the pulse density on the memory. Of the error signal, counting means for counting the pulses of the error signal, and conversion means for converting the counting result into a pulse density expression again. And a signal processing unit having an error signal output unit.
【請求項3】 パルス密度により表現された複数の入力
信号に対して各々結合係数を保持するメモリと、前記入
力信号とパルス密度により表現された前記結合係数との
論理積を演算する論理積演算手段と、この論理積演算手
段による演算結果を興奮性結合グループと抑制性結合グ
ループとに2分するグループ分け手段と、各々のグルー
プで論理和を演算する論理和演算手段と、これらの論理
和演算手段の演算結果の論理演算を行ないパルス密度に
より表現された出力信号を得る論理演算手段と、パルス
密度により表現された複数の誤差信号の入力に基づき新
たな結合係数を算出して前記メモリ上の結合係数を変化
させる結合係数可変手段と、正、負の前記誤差信号のパ
ルスを各々計数する計数手段と正、負の誤差信号間の計
数結果の差をパルス密度表現に変換する変換手段とによ
る誤差信号出力手段とを有する信号処理手段を設けたこ
とを特徴とする信号処理装置。
3. A memory for holding a coupling coefficient for each of a plurality of input signals represented by pulse density, and a logical product operation for computing a logical product of the input signal and the coupling coefficient represented by pulse density. Means, grouping means for dividing the result of the operation by the AND operation means into an excitatory coupling group and an inhibitory coupling group, an OR operation means for operating the OR in each group, and an OR of these. A logical operation means for performing a logical operation of an operation result of the operation means to obtain an output signal expressed by a pulse density, and a new coupling coefficient is calculated on the basis of inputs of a plurality of error signals expressed by the pulse density on the memory. Coupling coefficient changing means for changing the coupling coefficient of the positive and negative error signals, and counting means for counting the pulses of the positive and negative error signals, respectively. A signal processing device comprising: a signal processing means having an error signal output means by a conversion means for converting to a density expression.
【請求項4】 パルス密度により表現された複数の入力
信号に対して各々結合係数を保持するメモリと、前記入
力信号とパルス密度により表現された前記結合係数との
論理積を演算する論理積演算手段と、この論理積演算手
段による演算結果を興奮性結合グループと抑制性結合グ
ループとに2分するグループ分け手段と、各々のグルー
プで論理和を演算する論理和演算手段と、これらの論理
和演算手段の演算結果の論理演算を行ないパルス密度に
より表現された出力信号を得る論理演算手段と、パルス
密度により表現された複数の誤差信号の入力に基づき新
たな結合係数を算出して前記メモリ上の結合係数を変化
させる結合係数可変手段と、正、負の前記誤差信号のパ
ルスを各々計数する計数手段とこれらの正、負の誤差信
号のパルスの計数結果の比較結果と計数結果とをパルス
密度表現に変換する変換手段と変換された信号同士の論
理演算を行なう演算手段とによる誤差信号出力手段とを
有する信号処理手段を設けたことを特徴とする信号処理
装置。
4. A memory for holding a coupling coefficient for each of a plurality of input signals expressed by pulse density, and a logical product operation for calculating a logical product of the input signal and the coupling coefficient expressed by pulse density. Means, grouping means for dividing the result of the operation by the AND operation means into an excitatory coupling group and an inhibitory coupling group, an OR operation means for operating the OR in each group, and an OR of these. A logical operation means for performing a logical operation of an operation result of the operation means to obtain an output signal expressed by a pulse density, and a new coupling coefficient is calculated on the basis of inputs of a plurality of error signals expressed by the pulse density on the memory. Coupling coefficient varying means for changing the coupling coefficient of the positive and negative error signals, and counting means for counting the positive and negative error signal pulses respectively. It is characterized in that a signal processing means is provided having a converting means for converting the result of comparison and the counting result of the result into a pulse density representation and an error signal output means by an operating means for performing a logical operation of the converted signals. Signal processing device.
【請求項5】 パルス密度により表現された複数の入力
信号に対して各々結合係数を保持するメモリと、前記入
力信号とパルス密度により表現された前記結合係数との
論理積を演算する論理積演算手段と、この論理積演算手
段による演算結果を興奮性結合グループと抑制性結合グ
ループとに2分するグループ分け手段と、各々のグルー
プで論理和を演算する論理和演算手段と、これらの論理
和演算手段の演算結果の論理演算を行ないパルス密度に
より表現された出力信号を得る論理演算手段と、パルス
密度により表現された複数の誤差信号の入力に基づき新
たな結合係数を算出して前記メモリ上の結合係数を変化
させる結合係数可変手段とを有する複数の信号処理手段
を網状に接続し、出力層の出力信号と教師信号とのパル
スを各々計数する計数手段と、これらの計数結果の差を
パルス密度表現に変換して正又は負の誤差信号を前層に
出力する変換手段とによる誤差信号出力手段を設けたこ
とを特徴とする信号処理装置。
5. A memory for holding a coupling coefficient for each of a plurality of input signals expressed by pulse density, and a logical product operation for calculating a logical product of the input signal and the coupling coefficient expressed by pulse density. Means, grouping means for dividing the result of the operation by the AND operation means into an excitatory coupling group and an inhibitory coupling group, an OR operation means for operating the OR in each group, and an OR of these. A logical operation means for performing a logical operation of an operation result of the operation means to obtain an output signal expressed by a pulse density, and a new coupling coefficient is calculated on the basis of inputs of a plurality of error signals expressed by the pulse density, on the memory. A plurality of signal processing means each having a coupling coefficient varying means for changing the coupling coefficient of the above are connected in a mesh form to count the pulses of the output signal of the output layer and the teacher signal respectively. A signal processing device comprising: an error signal output means including a number means and a conversion means for converting the difference between these counting results into a pulse density expression and outputting a positive or negative error signal to the previous layer.
【請求項6】 パルス密度により表現された複数の入力
信号に対して各々結合係数を保持するメモリと、前記入
力信号とパルス密度により表現された前記結合係数との
論理積を演算する論理積演算手段と、この論理積演算手
段による演算結果を興奮性結合グループと抑制性結合グ
ループとに2分するグループ分け手段と、各々のグルー
プで論理和を演算する論理和演算手段と、これらの論理
和演算手段の演算結果の論理演算を行ないパルス密度に
より表現された出力信号を得る論理演算手段と、パルス
密度により表現された複数の誤差信号の入力に基づき新
たな結合係数を算出して前記メモリ上の結合係数を変化
させる結合係数可変手段とを有する複数の信号処理手段
を網状に接続し、出力層の出力信号と教師信号とのパル
スを各々計数する計数手段と、これらの計数結果の比較
結果と各々の計数結果とをパルス密度表現に変換する変
換手段と、変換された信号同士の論理演算を行ない正又
は負の誤差信号を前層に出力する演算手段とによる誤差
信号出力手段を設けたことを特徴とする信号処理装置。
6. A memory for holding a coupling coefficient for each of a plurality of input signals represented by pulse density, and a logical product operation for computing a logical product of the input signal and the coupling coefficient represented by pulse density. Means, grouping means for dividing the result of the operation by the AND operation means into an excitatory coupling group and an inhibitory coupling group, a logical sum computing means for computing a logical sum in each group, and a logical sum of these. A logical operation means for performing a logical operation of an operation result of the operation means to obtain an output signal expressed by a pulse density, and a new coupling coefficient is calculated on the basis of inputs of a plurality of error signals expressed by the pulse density, on the memory. A plurality of signal processing means each having a coupling coefficient varying means for changing the coupling coefficient of the above are connected in a mesh form to count the pulses of the output signal of the output layer and the teacher signal. Numerical means, conversion means for converting the comparison result of these count results and each count result into a pulse density representation, and logical operation of the converted signals to output a positive or negative error signal to the previous layer. A signal processing device comprising an error signal output means by a calculation means.
【請求項7】 パルス密度により表現された複数の入力
信号に対して各々結合係数を保持するメモリと、前記入
力信号とパルス密度により表現された前記結合係数との
論理積を演算する論理積演算手段と、この論理積演算手
段による演算結果を興奮性結合グループと抑制性結合グ
ループとに2分するグループ分け手段と、各々のグルー
プで論理和を演算する論理和演算手段と、これらの論理
和演算手段の演算結果の論理演算を行ないパルス密度に
より表現された出力信号を得る論理演算手段と、パルス
密度により表現された複数の誤差信号の入力に基づき新
たな結合係数を算出して前記メモリ上の結合係数を変化
させる結合係数可変手段と、前記誤差信号の正、負に応
じて各々の論理和を演算して少なくとも一方の誤差信号
を破棄する誤差信号選択手段とを有する信号処理手段を
設けたことを特徴とする信号処理装置。
7. A memory for holding a coupling coefficient for each of a plurality of input signals represented by a pulse density, and an AND operation for computing a logical product of the input signal and the coupling coefficient represented by the pulse density. Means, grouping means for dividing the result of the operation by the AND operation means into an excitatory coupling group and an inhibitory coupling group, a logical sum computing means for computing a logical sum in each group, and a logical sum of these. A logical operation means for performing a logical operation of an operation result of the operation means to obtain an output signal expressed by a pulse density, and a new coupling coefficient is calculated on the basis of inputs of a plurality of error signals expressed by the pulse density, on the memory. Coupling coefficient varying means for changing the coupling coefficient of the error signal, and an error signal for discarding at least one of the error signals by calculating a logical sum of the error signals depending on whether the error signal is positive or negative. A signal processing device comprising a signal processing means having a selecting means.
JP3269842A 1991-10-18 1991-10-18 Signal processor Pending JPH05108597A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3269842A JPH05108597A (en) 1991-10-18 1991-10-18 Signal processor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3269842A JPH05108597A (en) 1991-10-18 1991-10-18 Signal processor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05108597A true JPH05108597A (en) 1993-04-30

Family

ID=17477949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3269842A Pending JPH05108597A (en) 1991-10-18 1991-10-18 Signal processor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05108597A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07111090A (en) Signal processor
US5485548A (en) Signal processing apparatus using a hierarchical neural network
JPH05165987A (en) Signal processor
JPH05108597A (en) Signal processor
JPH05108599A (en) Signal processor
JPH05108594A (en) Signal processor
JPH05108598A (en) Signal processor
JP2612640B2 (en) Signal processing circuit, signal processing network, signal processing device, and signal processing method
JP3256553B2 (en) Learning method of signal processing device
JPH09185596A (en) Coupling coefficient updating method in pulse density type signal processing network
JPH05135001A (en) Signal processor
JPH05197706A (en) Signal processor
JP3130913B2 (en) Signal processing device
JPH05290014A (en) Signal processor
JP3276367B2 (en) Neural cell network
JP3255425B2 (en) Signal processing method
JPH07334478A (en) Method and device for updating coupling coefficient in pulse density type signal processing circuit network
JPH05307624A (en) Signal processor
JPH05298276A (en) Signal processor
JPH05165989A (en) Signal processor
JPH056351A (en) Signal processor
JPH05210650A (en) Signal processor
JPH05217010A (en) Signal processor
JPH04229361A (en) Learning method for neural network and signal processor using the same
JPH0567066A (en) Learning method and signal processor for neural network