JPH05217010A - Signal processor - Google Patents

Signal processor

Info

Publication number
JPH05217010A
JPH05217010A JP4295571A JP29557192A JPH05217010A JP H05217010 A JPH05217010 A JP H05217010A JP 4295571 A JP4295571 A JP 4295571A JP 29557192 A JP29557192 A JP 29557192A JP H05217010 A JPH05217010 A JP H05217010A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
circuit
pulse train
input
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
JP4295571A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Furuta
俊之 古田
Shuji Motomura
修二 本村
Takashi Kitaguchi
貴史 北口
Hirotoshi Eguchi
裕俊 江口
Osamu Takehira
竹平  修
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 JP4295571A priority Critical patent/JPH05217010A/en
Publication of JPH05217010A publication Critical patent/JPH05217010A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a signal processor with high versatility by mutually connecting respective nerve cell simulating units with learning functions through a programmable connecting means. CONSTITUTION:Each neuron 20 has input signal lines 61 to the neuron 20 itself, error signal line (substituted by the line 61) reversely propagated from the neuron 20, output signal lines 62 from the neuron 20 itself, and error signal lines (substituted by the line 62) reversely propagated to the neuron 20. A matrix circuit 63 to be a programmable connecting means capable of programming the connection/non-connection of input and output signal lines 61, 62 is connected between mutual neurons 20. The circuit 63 includes input signal lines 64 for receiving input signals from the outside of a device, output signal lines 65 for outputting output signals to the outside of the device and error signal input lines (substituted by the lines 65) from the outside.

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、文字や図形認識、或い
はロボットなどの運動制御、さらには、連想記憶などに
適用可能な、神経回路網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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal processing device such as a neural computer imitating a neural network, which is applicable to character and figure recognition, motion control of robots, and associative memory.

【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」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。そこで、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。しかしながら、これらの試
みは計算機シミュレーションで行われているものが多
く、本来の機能を発揮させるためには、並列処理が必要
であり、そのためにはニューラルネットワークのハード
ウエア化が必要である。一部では、既にハードウエア化
の試みもなされているが、ニューラルネットワークの特
徴の一つである自己学習機能が実現できず、大きなネッ
クとなっている。また、殆どのものはアナログ回路で実
現されており、動作の点で問題がある。
2. Description of the Related Art The aim of parallel processing of information is to imitate the function of nerve cells (neurons), which are the basic units of information processing in the living body, and to use this "nerve cell mimicking element" as a network to process information in parallel. This 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. Therefore, many attempts have been made to solve these problems by imitating the nervous system of the living body, particularly the functions peculiar to the living body, that is, parallel processing, self-learning and the like. However, many of these attempts are carried out by computer simulation, and parallel processing is required to realize the original function, and for that purpose, the neural network must be implemented as hardware. Although some attempts have already been made to implement the hardware, the self-learning function, which is one of the features of neural networks, cannot be realized, which is a major obstacle. Also, most of them are realized by analog circuits, and there is a problem in operation.

【0003】これらの点について、さらに詳細に検討す
る。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42はある1つの神経細胞ユニット
(神経細胞模倣素子)1を表すもので、図43はこれを
ネットワークにしたものである。即ち、1つの神経細胞
ユニット1は多数の他の神経細胞ユニット1と結合し信
号を受け、それを処理して出力を出す。図43の場合、
ネットワークは階層型であり、1つ前(左側)の層のユ
ニットより信号を受け、1つ先(右側)の層のユニット
へ出力する。
These points will be examined in more detail. First, a conventional neural network model will be described. FIG. 42 shows a certain nerve cell unit (nerve cell mimicking element) 1, and FIG. 43 shows this as a network. That is, one nerve cell unit 1 is combined with many other nerve cell units 1 to receive a signal, process the signal, and output the signal. In the case of FIG. 43,
The network is hierarchical, and receives a signal from a unit in the previous (left) layer and outputs it to a unit in the next (right) layer.

【0004】ここで、図42の神経細胞ユニット1にお
いて、他の神経細胞ユニットと自分の神経細胞ユニット
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番目のユニットとj番目のユニットとの結合係数
を、一般にTijで表す。結合には、相手のユニットから
の信号が大きいほど自分の出力が大きくなる興奮性結合
と、逆に、相手のユニットの信号が大きいほど自分の出
力が小さくなる抑制性結合とがあるが、Tij>0が興奮
性結合、Tij<0が抑制性結合を表す。自分がj番目の
ユニットの時、i番目のユニットからの入力をyi 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、各ユニットは
多数の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ΣTij
i が、自分のユニットへの入力となる。これを内部電位
といい、(1)式のようにuj で表す。
Here, in the nerve cell unit 1 of FIG. 42, the degree of coupling between another nerve cell unit and its own nerve cell unit is called a coupling coefficient. The i-th unit and the j-th unit The coupling coefficient with the unit is generally represented by T ij . There are two types of coupling: excitatory coupling, in which the output of the partner unit increases as the signal from the partner unit increases, and conversely, inhibitory coupling, in which the output of the partner unit decreases, the output decreases. ij > 0 represents excitatory coupling, and T ij <0 represents inhibitory coupling. When the input from the i-th unit is y i when it is the j-th unit, 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 each unit is connected to a large number of units, ΣT ij y which is the result of adding up T ij y i for those units
i becomes the input to your unit. This is called the internal potential and is represented by u j as in the equation (1).

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】次に、この入力に対して、非線形な処理を
して出力とする。この時の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44に示すよう
なシグモイド関数を用いる。
Next, the input is subjected to non-linear processing and output. The function at this time is called a nerve cell response function, and the sigmoid function as shown in equation (2) and FIG. 44 is used as the nonlinear function.

【0007】[0007]

【数2】 [Equation 2]

【0008】図43に示すようにネットワークにした時
には、各結合係数Tijを与え、(1)(2)式を次々と
計算することにより、最終的な出力が得られるものであ
る。
When the network is formed as shown in FIG. 43, each coupling coefficient T ij is given and the formulas (1) and (2) are calculated one after another to obtain the final output.

【0009】一方、このようなネットワークを電気回路
で実現したものの一例として、図45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2と、各増幅器2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3とを設けたものである。各増幅器2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CR時定数回路4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2の入力に供
給され、出力はこれらの増幅器2の出力電圧の集合から
得られる。
On the other hand, as an example of such a network realized by an electric circuit, there is one as shown in FIG. This is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-295188, and basically, a plurality of amplifiers 2 having an S-shaped transfer function, and the output of each amplifier 2 is connected to the input of an amplifier of another layer. And a resistive feedback network 3 connected as shown by the chain line. A CR time constant circuit 4 composed of a grounded capacitor and a grounded resistance is individually connected to the input side of each amplifier 2. And
Input currents I 1 , I 2 , ..., IN are supplied to the inputs of each amplifier 2 and the output is obtained from the set of output voltages of these amplifiers 2.

【0010】ここに、入力や出力の信号の強度を電圧で
表し、神経細胞間の結合の強さは、各細胞間の入出力ラ
インを結ぶ抵抗5(抵抗性フィードバック回路網3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2の伝達関数で表される。また、神経細胞間の結合に
は、前述のように興奮性結合と抑制性結合とがあり数学
的には結合係数の正負符号により表される。しかし、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2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44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 strength of the input or output signal is represented by a voltage, and the strength of the coupling between nerve cells is determined by the resistance 5 (the grid point in the resistive feedback network 3) connecting the input / output lines between the cells. ) And the nerve cell response function is represented by the transfer function of each amplifier 2. Further, the coupling between nerve cells includes excitatory coupling and inhibitory coupling as described above, and is mathematically represented by the sign of the coupling coefficient. However, since it is difficult to realize positive and negative with a constant on the circuit, here, the output of the amplifier 2 is divided into two and one output is inverted to generate two positive and negative signals. Is properly selected. Further, an amplifier is used as the one corresponding to the sigmoid function shown in FIG.

【0011】しかし、これらの回路には、 ネットワーク内部での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
るため、温度特性や電源投入直後のドリフト等により、
その値が変化してしまう。 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場合、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の値が固定であり、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。 といった問題点がある。
However, in these circuits, the signal strength inside the network is represented by an analog value such as a potential or a current, and the internal calculation is also performed in an analog manner. ,
The value will change. 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, if it is used as a network, a new problem may occur, and the behavior of the entire network cannot be predicted. Since the value of 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. There is a problem such as.

【0012】一方、数値計算で用いられている学習法則
としては、バックプロパゲーションと呼ばれる下記のよ
うなものがある。
On the other hand, as a learning law used in numerical calculation, there is the following one called back propagation.

【0013】まず、各結合係数は最初にランダムに与え
ておく。この状態で、入力を与えると、出力結果は必ず
しも望ましいものとはならない。例えば、文字認識の場
合、手書きの「1」の文字を与えたとすると、出力結果
として「この文字は『1』である」と出るのが望ましい
結果であるが、結合係数がランダムであると必ずしも望
ましい結果とはならない。そこで、このネットワークに
正解(教師信号)を与えて、再び、同じ入力があったと
き正解となるように各結合係数を変化させる。このと
き、結合係数を変化させる量を求めるアルゴリズムが、
バックプロパゲーションと呼ばれているものである。
First, each coupling coefficient is first randomly given. If input is given in this state, the output result is not always desirable. For example, in the case of character recognition, if a handwritten "1" character is given, the output result "This character is" 1 "" is a desirable result, but the coupling coefficient is not always random. Not the desired result. Therefore, a correct answer (teaching signal) is given to this network, and each coupling coefficient is changed so that the correct answer is given when the same input is given again. At this time, the algorithm to find the amount to change the coupling coefficient is
This is called back propagation.

【0014】例えば、図43に示した階層型のネットワ
ークにおいて、最終層のj番目の神経細胞ユニットの出
力をyj 、その神経細胞ユニットに対する教師信号をd
j とすると、(3)式で表されるEが最小となるよう
に、(4)式を用いて、結合係数Tijを変化させる。
For example, in the hierarchical network shown in FIG. 43, the output of the jth nerve cell unit in the final layer is y j , and the teacher signal for that nerve cell unit is d.
When j is set, the coupling coefficient T ij is changed using the equation (4) so that E represented by the equation (3) is minimized.

【0015】[0015]

【数3】 [Equation 3]

【0016】[0016]

【数4】 [Equation 4]

【0017】さらに具体的には、まず、出力層と、その
1つ前の層との結合係数を求める場合には、(5)式を
用いて誤差信号δを求め、それよりさらに前の層同士の
結合係数を求める場合には、(6)式を用いて誤差信号
δを求め、(7)式を求めて、Tijを変化させる。
More specifically, first, when the coupling coefficient between the output layer and the layer immediately before it is obtained, the error signal δ is obtained by using the equation (5), and the layer further before that is obtained. When obtaining the coupling coefficient between the two, the error signal δ is obtained by using the equation (6), the equation (7) is obtained, and T ij is changed.

【0018】[0018]

【数5】 [Equation 5]

【0019】[0019]

【数6】 [Equation 6]

【0020】[0020]

【数7】 [Equation 7]

【0021】ここに、ηは学習定数、αは安定化定数と
呼ばれるものである。各々論理的には求められないの
で、経験的に求める。また、f′はシグモイド関数fの
1階微分関数、ΔTij′,Tij′は前回学習時の値であ
る。
Here, η is a learning constant, and α is a stabilizing constant. Since it is not possible to obtain each logically, we ask empirically. Further, f ′ is a first-order differential function of the sigmoid function f, and ΔT ij ′ and T ij ′ are values at the time of previous learning.

【0022】このようにして学習をし、その後、再び入
力を与えて出力を計算し、学習をする。この操作を何回
も繰返す内に、やがて、与えられた入力に対して望まし
い結果が得られるような結合係数Tijが決定される。
Learning is carried out in this manner, and thereafter, the input is given again and the output is calculated and the learning is carried out. By repeating this operation many times, the coupling coefficient T ij is finally determined so as to obtain a desired result for a given input.

【0023】ところが、このような学習方法を何らかの
方法でハードウエア化しようとした場合、学習には、多
量の四則演算が必要であり、実現が困難である。学習方
法そのものもハードウエア化に対しては不向きである。
However, if such a learning method is to be implemented as hardware by some method, a large amount of four arithmetic operations are required for learning, which is difficult to realize. The learning method itself is not suitable for hardware implementation.

【0024】一方、デジタル回路でニューラルネットワ
ークを実現したものの例を図46ないし図48を参照し
て説明する。図46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47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48は細胞体回路8の構成例を示し、
制御回路12、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. 46 to 48. FIG. 46 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. 47 shows a configuration example of the synapse circuit 6 therein, and a rate multiplier to which a value obtained by multiplying the input pulse f by a factor a (a factor for multiplying a feedback signal by 1 or 2) is input via a coefficient circuit 9. 10
The synapse weight register 11 storing the weighting value w is connected to the rate multiplier 10. 48 shows a configuration example of the cell body circuit 8,
A control circuit 12, an up / down counter 13, a rate multiplier 14 and a gate 15 are sequentially connected,
Further, an up / down memory 16 is provided.

【0025】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。学習については、最終出力を外部のコンピュー
タに入力してコンピュータ内部で数値計算を行い、その
結果を結合係数のメモリ16に書込むことにより実現し
ている。従って、自己学習機能は全くない。また、回路
構成もパルス密度の信号をカウンタを用いて一旦数値
(2進数)に変換し、その後、再びパルス密度に変換し
ており、複雑なものとなっている。
In this case, the input and output of the nerve cell unit are 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. Learning is realized by inputting the final output to an external computer, performing numerical calculation inside the computer, and writing the result in the memory 16 of the coupling coefficient. Therefore, there is no self-learning function. Also, the circuit configuration is complicated because the pulse density signal is once converted into a numerical value (binary number) using a counter and then converted into the pulse density again.

【0026】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複雑であ
る。また、ハードウエア上で自己学習ができないという
欠点もある。
As described above, according to the conventional technique, the analog circuit system is not reliable in operation, and the learning method by numerical calculation is also complicated in calculation, and is not suitable for hardware implementation. The circuit configuration is complicated. There is also a drawback that self-learning cannot be performed on hardware.

【0027】このような欠点を解消するため、パルス密
度型の学習機能付きニューロンモデルが特願平2−41
2448号、特願平3−154244号、特願平3−1
54245号、特願平3−154246号等として本出
願人により提案されている。
In order to solve such a defect, a pulse density type neuron model with a learning function is disclosed in Japanese Patent Application No. 2-41.
No. 2448, Japanese Patent Application No. 3-154244, Japanese Patent Application No. 3-1
No. 54245 and Japanese Patent Application No. 3-154246 are proposed by the present applicant.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】このような改良された
提案例ないしは公知の学習機能付きのニューロンを用
い、1つのパッケージ上に複数のニューロンを集積して
ネットワーク構成する場合、その層の数や、各層におけ
るニューロン数を決定しなければならない。ここに、ネ
ットワーク構造は応用するものによって違うので、ネッ
トワーク構造を一旦固定してしまうと、限定された用途
にしか応用できず、汎用性のないネットワーク構造とな
ってしまう。
When a network having a plurality of neurons integrated in one package is formed by using the improved proposed example or the known neuron with a learning function, the number of layers is , The number of neurons in each layer must be determined. Here, since the network structure differs depending on the application, once the network structure is fixed, it can be applied only to a limited purpose, and the network structure has no versatility.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、複数の学習機能付き神経細胞模倣ユニットを1つの
パッケージに納めて回路網を形成するようにした信号処
理装置において、各神経細胞模倣ユニット間を接続・非
接続自在なプログラマブル結合手段により接続した。
According to a first aspect of the present invention, in a signal processing device in which a plurality of neural cell mimicking units with learning functions are accommodated in one package to form a circuit network, each neural cell mimicking is performed. The units are connected by programmable connecting means that can be connected or disconnected.

【0030】請求項2記載の発明では、改良された構造
の神経細胞模倣ユニットにより回路網を形成するものに
ついて、各神経細胞模倣ユニット間を接続・非接続自在
なプログラマブル結合手段により接続した。
According to the second aspect of the present invention, with respect to the one in which the circuit network is formed by the nerve cell mimicking unit having the improved structure, each nerve cell mimicking unit is connected by the programmable coupling means which can be connected / disconnected.

【0031】請求項3記載の発明では、複数の学習機能
付き神経細胞模倣ユニットだけでなく、その出力信号と
教師信号とにより誤差信号を生成する誤差信号生成回路
をも1つのパッケージに納めて回路網を形成するように
した信号処理装置において、前記各神経細胞模倣ユニッ
ト間及び前記誤差信号生成回路間を接続・非接続自在な
プログラマブル結合手段により接続した。
According to the third aspect of the present invention, not only a plurality of neural cell mimicking units with learning functions, but also an error signal generating circuit for generating an error signal by its output signal and a teacher signal is contained in one package. In the signal processing device configured to form a net, the neural cell mimicking units and the error signal generating circuits are connected by programmable connecting means that can be connected / disconnected.

【0032】請求項4記載の発明では、パルス列を信号
伝達手段とする複数のパルス密度型学習機能付き神経細
胞模倣ユニットとその出力信号と教師信号とにより誤差
信号を生成する誤差信号生成回路と2進数値をパルス列
に変換するパルス列変換回路とパルス列を2進数に変換
する2進数変換回路とを1つのパッケージに納めて回路
網を形成するようにした信号処理装置において、各神経
細胞模倣ユニット間及び前記各回路間を接続・非接続自
在なプログラマブル結合手段により接続した。
According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of nerve cell mimicking units with a pulse density type learning function using a pulse train as a signal transmitting means, and an error signal generating circuit for generating an error signal from its output signal and a teacher signal are provided. In a signal processing device in which a pulse train converting circuit for converting a decimal value into a pulse train and a binary number converting circuit for converting a pulse train into a binary number are housed in one package to form a circuit network, between the nerve cell mimicking units and The respective circuits are connected by programmable connecting means which can be connected / disconnected freely.

【0033】一方、請求項5記載の発明では、パルス列
を信号伝達手段とする複数のパルス密度型神経細胞模倣
ユニットとデジタル信号若しくはアナログ信号をパルス
列信号に変換するパルス列変換回路とパルス列信号をデ
ジタル信号若しくはアナログ信号に変換する変換回路と
を1つのパッケージに納めて回路網を形成するようにし
た信号処理装置において、各神経細胞模倣ユニット間及
び前記各回路間を接続・非接続自在なプログラマブル結
合手段により接続した。
On the other hand, in the fifth aspect of the present invention, a plurality of pulse density type nerve cell mimicking units having a pulse train as a signal transmission means, a pulse train conversion circuit for converting a digital signal or an analog signal into a pulse train signal, and the pulse train signal as a digital signal. Alternatively, in a signal processing device in which a conversion circuit for converting into an analog signal is housed in one package to form a circuit network, programmable coupling means capable of connecting / disconnecting each neural cell mimicking unit and each circuit. Connected by.

【0034】これらの発明において、プログラマブル結
合手段を、請求項6記載の発明では、紫外線照射により
消去自在なものとし、請求項7記載の発明では、電気的
処理により消去自在なものとした。
In these inventions, the programmable coupling means is erasable by irradiation of ultraviolet rays in the invention described in claim 6, and is erasable by electrical processing in the invention described in claim 7.

【0035】[0035]

【作用】請求項1記載の発明によれば、学習機能付きの
各神経細胞模倣ユニット間をプログラマブル結合手段に
より接続しているので、予め形成されている回路網構造
において接続箇所を選択又は変更すれば、所望の構造に
変更できるものとなり、汎用性の高い信号処理装置とな
る。
According to the first aspect of the present invention, since each neural cell mimicking unit with a learning function is connected by the programmable connecting means, it is possible to select or change the connecting point in the preformed circuit network structure. If so, the structure can be changed to a desired structure, and the signal processing device has high versatility.

【0036】特に、請求項2記載の発明によれば、神経
細胞模倣ユニット自体が全てデジタル的に信号を処理す
るものであり、アナログ方式のような温度特性、ドリフ
ト等の問題のないものとなり、結合係数なる情報もメモ
リ上に格納されているので書換えが容易であり、汎用性
を持つものとなり、回路網構造の汎用性と相俟って優れ
た信号処理装置となる。
In particular, according to the second aspect of the present invention, the nerve cell mimicking unit itself processes all signals digitally, and there is no problem of temperature characteristics, drift, etc. as in the analog system. Since the information as the coupling coefficient is also stored in the memory, it can be easily rewritten and has versatility, and the signal processing device is excellent in combination with the versatility of the circuit network structure.

【0037】請求項3記載の発明によれば、神経細胞模
倣ユニットだけでなく、出力層における誤差信号生成回
路も含めて、予め形成されている回路網構造においてプ
ログラマブル結合手段による個所を選択又は変更すれ
ば、所望の構造に変更できるものとなり、汎用性の高い
信号処理装置となる。
According to the third aspect of the invention, not only the nerve cell mimicking unit but also the error signal generating circuit in the output layer is included, and the location by the programmable coupling means is selected or changed in the preformed network structure. If so, the structure can be changed to a desired structure, and the signal processing device has high versatility.

【0038】加えて、請求項4記載の発明によれば、神
経細胞模倣ユニットだけでなく、出力層における誤差信
号生成回路やパルス列変換回路及び2進数変換回路をも
含めて、予め形成されている回路網構造においてプログ
ラマブル結合手段による個所を選択又は変更すれば、所
望の構造に変更できるものとなり、汎用性の高い信号処
理装置となる。
In addition, according to the invention described in claim 4, not only the nerve cell mimicking unit but also the error signal generating circuit, the pulse train converting circuit and the binary number converting circuit in the output layer are formed in advance. By selecting or changing the location by the programmable coupling means in the circuit network structure, the structure can be changed to a desired structure, and the signal processing device has high versatility.

【0039】一方、請求項5記載の発明によれば、パル
ス密度型神経細胞模倣ユニットとともに、デジタル信号
或いはアナログ信号とパルス列信号との間の信号変換回
路を含めて、予め形成されている回路網構造においてプ
ログラマブル結合手段による個所を選択又は変更すれ
ば、所望の構造に変更できるものとなり、汎用性の高い
信号処理装置となる。
On the other hand, according to the fifth aspect of the present invention, a circuit network formed in advance including the pulse density type nerve cell mimicking unit and the signal conversion circuit between the digital signal or the analog signal and the pulse train signal is formed. By selecting or changing the position of the programmable coupling means in the structure, the structure can be changed to a desired structure, and the signal processing device has high versatility.

【0040】また、このようなプログラマブル結合手段
は、請求項6又は7記載の発明のように、紫外線照射利
用又は電気的処理利用により、イレーザブルプログラマ
ブルROMやエレクトリカルイレーザブルプログラマブ
ルROMの場合と同様に、実現できるものとなり、一
層、汎用性の高いものとなる。
Further, such programmable coupling means is realized by utilizing ultraviolet irradiation or electrical processing as in the case of the invention of claim 6 or 7, as in the case of the erasable programmable ROM or the electrical erasable programmable ROM. It becomes possible and it becomes more versatile.

【0041】[0041]

【実施例】本発明の第一の実施例を図1ないし図33に
基づいて説明する。本発明における学習機能付きの神経
細胞模倣ユニット(ニューロン)単体としては、公知の
ものでよいが、特に前述したような既提案例による構成
・作用を持つものが好適であるので、図4ないし図33
によりその構成・作用から説明する。既提案例による自
己学習機能を持つデジタル論理回路を用いたニューロン
素子構成のニューラルネットワークは、結合係数可変回
路とこの結合係数可変回路の可変結合係数値を教師信号
に対する正,負の誤差信号に基づいて生成する結合係数
生成回路とを有する自己学習回路を付設したデジタル論
理回路による複数の神経細胞模倣素子よりなる信号処理
手段を網状に接続して構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As a single neuron mimicking unit (neuron) having a learning function in the present invention, a known one may be used, but a unit having the configuration and action according to the already proposed example as described above is particularly preferable. 33
The configuration and operation will be described below. A neural network with a neuron element configuration using a digital logic circuit with a self-learning function according to the proposed example uses a coupling coefficient variable circuit and a variable coupling coefficient value of this coupling coefficient variable circuit based on positive and negative error signals for a teacher signal. And a coupling coefficient generating circuit for generating a coupling coefficient generating circuit.

【0042】まず、既提案例におけるニューラルネット
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基
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 neural network in the already proposed example is implemented by hardware by a digital configuration, but the basic idea is to input / output signals, intermediate signals,
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, an 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.

【0043】以下、この思想について説明する。最初
に、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4は1つの
ニューロン(神経細胞模倣ユニット)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43に示した場合と同様に階層型とされる。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 の強度はパルス密
度で表現し、例えば図5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5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. 4 shows a portion corresponding to one neuron (nerve cell mimicking unit) 20, and the entire neural network is of a hierarchical type similar to the case shown in FIG. 43, for example. All inputs and outputs are binarized to “1” and “0” and synchronized. The intensity of the input signal y i is represented by the pulse density, and is represented by the number of states of “1” within a certain fixed time as in the pulse train shown in FIG. 5, for example. That is, the example of FIG. 5 represents 4/6, and the signal is 4 "1" and 2 "0" in 6 sync pulses. At this time, "1" and "0"
It is desirable that the arrangement of is random.

【0044】一方、各ニューロン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」とのビット列として予めメモリ上に用意してお
く。図6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 neurons 20 is also expressed by a pulse density, and is "0".
And "1" as a bit string are prepared in advance in the memory. The example of FIG. 6 is an expression representing “101010” = 3/6. Also in this case, it is desirable that the arrangement of "1" and "0" is random.

【0045】そして、このビット列を同期クロックに応
じてメモリ上より順次読出し、図4に示すように各々A
ND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「10110
1」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
7に示すような「101000」が得られ、これは入力
i 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, this bit string is sequentially read from the memory in response to the synchronous clock, and as shown in FIG.
The ND gate 21 takes the logical product of the input signal pulse train (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 “10110
When "1" is input, a pulse train is called from the memory in synchronization with this and "101000" as shown in FIG. 7 is obtained by sequentially performing AND, which means that the input y i is the coupling coefficient T ij. And the pulse density is 2/6
It shows that it becomes.

【0046】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.

【0047】1つのニューロン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「010000」
の場合、両者のORをとると、「111000」とな
る。これをm個分について多入力同時に計算し出力とす
ると、例えば図8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 neuron 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 "010000".
In the case of, the OR of both results in “111000”. If this is calculated for m inputs for multiple inputs simultaneously and used as outputs, for example, as shown in FIG. This corresponds to the sum calculation and the non-linear function (sigmoid function) part in the analog calculation.

【0048】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 its OR 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.

【0049】ところで、結合には興奮性と抑制性があ
り、数値計算の場合には、結合係数の符号で表し、アナ
ログ回路の場合はTijが負となる場合(抑制性結合)は
増幅器を用いて出力を反転させてTijに相当する抵抗値
で他のニューロンに結合させている。この点、デジタル
方式の既提案例にあっては、まず、Tijの正負により各
結合を興奮性結合と抑制性結合との2つのグループに分
け、次いで、「入力信号と結合係数のパルス列のAN
D」同士のORをこのグループ別に計算する。このよう
にして得られた興奮性グループの結果Fj と抑制性グル
ープの結果Ij とする。
By the way, the coupling has excitability and inhibitory ability. In the case of numerical calculation, it is represented by the sign of the coupling coefficient. In the case of an analog circuit, when T ij is negative (inhibitory coupling), an amplifier is used. It is used to invert the output and connect it to another neuron with a resistance value corresponding to T ij . In this respect, in the already-proposed example of the digital system, first, each coupling is divided into two groups of excitatory coupling and inhibitory coupling according to the positive or negative of T ij , and then “the pulse train of the input signal and the coupling coefficient is divided. AN
The OR of "D" s is calculated for each group. The result F j of the excitatory group and the result I j of the inhibitory group thus obtained are set.

【0050】或いは、1つの入力yi に対して興奮性を
表す結合係数Tij(+) と抑制性を表す結合係数Tij(-)
との両方を用意し、各々ANDをとる(yi
ij(+)、yi ∩Tij(-))。 さらに、これら同士のO
Rを各々とり(∪( yi ∩Tij(+))、∪( yi ∩T
ij(-) )、 興奮性グループの結果Fj 、抑制性グルー
プの結果Ij とする。
Alternatively, the coupling coefficient T ij (+) indicating excitability and the coupling coefficient T ij (-) indicating inhibition for one input y i .
And both are prepared, and each is ANDed (y i
T ij (+) , y i ∩T ij (-) ). Furthermore, O between these
Take each R (∪ (y i ∩T ij (+) ), ∪ (y i ∩T
ij (-) ), the excitatory group result F j , and the inhibitory group result I j .

【0051】これらをまとめると、 1つの入力に対して、結合係数を興奮性、抑制性の
どちらか一方のみを持つ場合には、(8)(9)式のよう
になる。
In summary, when one input has only one of the excitatory and inhibitory coupling coefficients, the equations (8) and (9) are obtained.

【0052】[0052]

【数8】 [Equation 8]

【0053】 1つの入力に対して、結合係数を興奮
性、抑制性の両方を持つ場合には、(10)(11)式、或い
は、(12)(13)式に示すようになる。
When the coupling coefficient has both excitability and inhibitory property with respect to one input, the equations (10) and (11) or (12) and (13) are obtained.

【0054】[0054]

【数9】 [Equation 9]

【0055】[0055]

【数10】 [Equation 10]

【0056】ただし、(12)(13)式において、1つの入
力に対して結合係数を興奮性、抑制性のどちらか一方の
み持つ場合には、yFij ,yIij は(14)(15)式で示さ
れ、1つの入力に対して結合係数を興奮性、抑制性の両
方を持つ場合には、yFij ,yIij は(16)(17)式で示
される。
However, in the equations (12) and (13), when the coupling coefficient has only one of excitability and inhibition with respect to one input, y Fij and y Iij are (14) (15) In the case where the coupling coefficient has both excitability and inhibitory property with respect to one input, y Fij and y Iij are expressed by equations (16) and (17).

【0057】[0057]

【数11】 [Equation 11]

【0058】このようにして得られた興奮性グループの
結果Fj と、抑制性グループの結果Ij が、不一致であ
れば興奮性グループの結果を出力する。即ち、興奮性グ
ループの結果Fj が「0」で抑制性グループの結果Ij
が「1」であれば、「0」を出力し、興奮性グループの
結果Fj が「1」で抑制性グループの結果Ij が「0」
であれば、「1」を出力する。興奮性グループの結果F
j と抑制性グループの結果Ij が一致したときには、
「0」を出力しても「1」を出力してもよく、或いは、
別個に用意された第2の入力信号Ej を出力させてもよ
く、又は、このような第2の入力信号Ej とこの第2の
入力信号Ej に対して設けたメモリの内容との論理積を
演算したものを出力させるようにしてもよい。このメモ
リも入力信号に対する結合係数と同様、全て読出してし
まったら再び先頭から読出せばよい。
If the result F j of the excitatory group and the result I j of the inhibitory group thus obtained do not match, the result of the excitatory group is output. That is, the result F j of the excitatory group is “0” and the result I j of the inhibitory group is
Is “1”, “0” is output and the excitatory group result F j is “1” and the inhibitory group result I j is “0”.
If so, “1” is output. Excitability group result F
When j and the result I j of the inhibitory group match,
Either "0" or "1" may be output, or
It may be allowed to output a second input signal E j which are separately prepared, or, with the contents of the memory provided to the second input signal E j of such second input signal E j Toko You may make it output what calculated the logical product. Similar to the coupling coefficient for the input signal, this memory can be read from the beginning again after all the data have been read.

【0059】この機能を実現するため、まず、「0」を
出力させる例の場合であれば、興奮性グループの出力と
抑制性グループの出力の否定とのANDをとればよい。
図9はこの例を示すもので、数式で示すと、(18)式の
ようになる。
In order to realize this function, in the case of outputting “0”, the output of the excitatory group and the negation of the output of the inhibitory group may be ANDed.
FIG. 9 shows this example, which is expressed by equation (18).

【0060】[0060]

【数12】 [Equation 12]

【0061】また、「1」を出力させる例の場合であれ
ば、興奮性グループの出力の否定と抑制性グループの出
力とのANDをとればよい。図10はこの例を示すもの
で、数式で示すと、(19)式のようになる。
In the case of the example of outputting "1", the negation of the output of the excitatory group and the output of the inhibitory group may be ANDed. FIG. 10 shows this example, which is expressed by equation (19).

【0062】[0062]

【数13】 [Equation 13]

【0063】第2の入力信号を出力させる例の場合であ
れば、図11に示すようになり、数式で示すと、(20)
式のようになる。
In the case of the example of outputting the second input signal, it becomes as shown in FIG.
It becomes like a formula.

【0064】[0064]

【数14】 [Equation 14]

【0065】さらに、第4の方式の例であれば、第2の
入力信号Ej に対して設けられたメモリの内容(係数)
をT′j とすると、図12に示すようになり、数式で示
すと、(21)式のようになる。
Further, in the case of the example of the fourth method, the contents (coefficients) of the memory provided for the second input signal E j
When T ′ j is represented by T ′ j , the result is as shown in FIG.

【0066】[0066]

【数15】 [Equation 15]

【0067】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4
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 the nerve cell unit 20 is
Hierarchical type similar to backpropagation (ie, FIG.
3). If the entire network is synchronized, each layer can be calculated by the functions described above.

【0068】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.

【0069】a.最終層における誤差信号 最終層で各ニューロンにおける誤差信号を計算し、それ
を基にそのニューロンに関わる結合係数を変化させる。
そのための、誤差信号の計算法について述べる。ここ
に、「誤差信号」を以下のように定義する。誤差を数値
で表すと、一般には+,−の両方をとり得るが、パルス
密度の場合には、正、負の両方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番目のニューロ
ンの誤差信号は、図13のように示される。つまり、誤
差信号の+成分は教師信号パルスと出力信号パルスとの
違っている部分(1,0)又は(0,1)の内、教師信
号側に存在するパルスであり、−成分は同様に出力信号
側に存在するパルスである。換言すれば、出力信号yj
に誤差信号+パルスを付け加え、誤差信号−パルスを取
り除くと、教師信号dj となることになる。即ち、これ
らの正負の誤差信号δj(+),δj(-)を論理式で表現する
と、各々(22)(23)式のようになる。このような誤差信
号パルスを基に結合係数を後述するように変化させるこ
とになる。
A. Error signal in the final layer The error signal in each neuron is calculated in the final layer, and the coupling coefficient related to the neuron is changed based on the error signal calculated.
The calculation method of the error signal for that is described. Here, the "error signal" is defined as follows. When the error is expressed by a numerical value, generally, both + and − can be taken, but in the case of the pulse density, both positive and negative cannot be expressed at the same time. Therefore, there are a signal representing a + component and a signal representing a − component. The error signal is expressed using two types. That is, the error signal of the j-th neuron is shown in FIG. That is, the + component of the error signal is a pulse existing on the teacher signal side in the portion (1, 0) or (0, 1) where the teacher signal pulse and the output signal pulse are different, and the − component is the same. This is a pulse existing on the output signal side. In other words, the output signal y j
When the error signal + pulse is added to and the error signal−pulse is removed, the teacher signal d j is obtained. That is, when these positive and negative error signals δ j (+) and δ j (-) are expressed by logical expressions, they are respectively expressed by the expressions (22) and (23). The coupling coefficient is changed based on such an error signal pulse as described later.

【0070】[0070]

【数16】 [Equation 16]

【0071】b.中間層における誤差信号 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
合係数も変化する。そのため、中間層における各ニュー
ロンでの誤差信号を計算する必要がある。中間層のある
ニューロンから、さらに1つ先の層の各ニューロンへ信
号を伝播させたのとは、丁度逆の要領で1つ先の層の各
ニューロン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、ニューロン内での前述した演
算式(8)〜(10)や図5〜図10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、ニューロン内
での前述した処理と異なるのは、yj が常に正なる1つ
の信号であるのに対して、δj 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Tijの正負、誤差信
号δj の正負に応じて4つの場合に分ける必要がある。
B. Error Signal in Intermediate Layer 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 neuron in the hidden layer. The error signal of each neuron of the next layer is collected in the same way as the signal is propagated from the neuron of the intermediate layer to each neuron of the next layer, and the error of its own is collected. Signal. This can be performed in a manner similar to the above-described arithmetic expressions (8) to (10) in the neuron and the cases shown in FIGS. However, what is different from the above-described processing in the neuron is that y j is one signal that is always positive, whereas δ j has two signals as positive and negative signals, and both signals are It is necessary to consider. Therefore, it is necessary to divide into four cases depending on whether the coupling coefficient T ij is positive or negative and the error signal δ j is positive or negative.

【0072】まず、興奮性結合の場合を説明する。この
場合、中間層のあるニューロンについて、1つ先の層の
k番目のニューロンでの誤差信号δk(+)と、そのニュー
ロンと自己との結合係数TjkのANDをとったもの(δ
k(+) ∩ Tjk)を各ニューロンについて求め、さらに、
これら同士のORをとる{∪(δk(+) ∩ Tjk)}。こ
れをこのニューロンの誤差信号δj(+)とする。即ち、1
つ先の層のニューロンをn個とすると、図14に示すよ
うになる。これらを順に数式で示すと、(24)〜(26)
式のようになる。
First, the case of excitatory coupling will be described. In this case, for a neuron in the intermediate layer, the AND of the error signal δ k (+) at the k-th neuron in the next layer and the coupling coefficient T jk between the neuron and self (δ
k (+) ∩ T jk ) is obtained for each neuron, and
The OR of these is taken {∪ (δ k (+) ∩ T jk )}. This is the error signal δ j (+) of this neuron. That is, 1
If there are n neurons in the next layer, the result is as shown in FIG. If these are shown in order by mathematical expressions, (24) to (26)
It becomes like a formula.

【0073】[0073]

【数17】 [Equation 17]

【0074】同様に、1つ先の層のニューロンでの誤差
信号δk(-)と結合係数TjkとのANDをとり、さらにこ
れら同士のORをとることにより、このニューロンの誤
差信号δj(-)とする。即ち、図15に示すようになり、
これらを順に数式で示すと、(27)〜(29)式のように
なる。
Similarly, the error signal δ j of this neuron is taken by ANDing the error signal δ k (-) and the coupling coefficient T jk in the neuron of the layer immediately before and ORing them. (-) That is, as shown in FIG.
If these are shown in order by mathematical formulas, they become like the formulas (27) to (29).

【0075】[0075]

【数18】 [Equation 18]

【0076】次に、抑制性結合の場合を説明する。この
場合、1つ先の層のニューロンでの誤差信号δk(-)とそ
のニューロンと自己との結合係数TjkのANDをとり、
さらにこれら同士のORをとる。これを、このニューロ
ンの誤差信号δj(+)とする。即ち、図16に示すように
なり、これらを順に数式で示すと、(30)〜(32)式の
ようになる。
Next, the case of inhibitory binding will be described. In this case, the AND of the error signal δ k (-) in the neuron of the next layer and the coupling coefficient T jk of the neuron and self is taken,
Furthermore, the OR of these is taken. This is the error signal δ j (+) of this neuron. That is, it becomes as shown in FIG. 16, and if these are expressed in order by mathematical expressions, they become as in Expressions (30) to (32).

【0077】[0077]

【数19】 [Formula 19]

【0078】また、1つ先の誤差信号δk(+)と結合係数
jk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、このニューロンの誤差信号δj(-)
とする。即ち、図17に示すようになり、これらを順に
数式で示すと、(33)〜(35)式のようになる。
Similarly, the error signal δ j (-) of this neuron is similarly obtained by ANDing the preceding error signal δ k (+) and the coupling coefficient T jk and further ORing them.
And That is, it becomes as shown in FIG. 17, and when these are expressed in numerical order in order, they become as in Expressions (33) to (35).

【0079】[0079]

【数20】 [Equation 20]

【0080】1つのニューロンから別のニューロンへは
興奮性で結合しているものもあれば、抑制性で結合して
いるものもあるので、図14のように求めた誤差信号δ
j(+)と図16のように求めた誤差信号δj(+)とのORを
とり、それを自分のニューロンの誤差信号δj(+)とす
る。同様に、図15のように求めた誤差信号δj(-)と図
17のように求めた誤差信号δj(-)とのORをとり、そ
れを自分のニューロンの誤差信号δj(-)とする。
Since some neurons are excitatoryly coupled to another neuron and some are inhibitoryly coupled, the error signal δ obtained as shown in FIG. 14 is used.
The error signal δ j (+) obtained as shown in FIG. 16 is ORed with j (+), and this is taken as the error signal δ j (+) of its own neuron. Similarly, the error signal [delta] j determined as in FIG. 15 (-) and the error signal [delta] j determined as in FIG. 17 (-) takes the OR of, it their neuronal error signal [delta] j (- ) .

【0081】以上をまとめると、(36)式、或いは、
(37)式に示すようになる。
Summarizing the above, equation (36) or
It becomes as shown in equation (37).

【0082】[0082]

【数21】 [Equation 21]

【0083】[0083]

【数22】 [Equation 22]

【0084】次に、1つの入力に対して興奮性と抑制性
との両方の結合係数を持つ場合、数式のみを示すと、
(38)式、或いは、(39)式に示すようになる。
Next, in the case of having both excitatory and inhibitory coupling coefficients for one input, only the mathematical formulas are shown as follows:
It becomes as shown in the equation (38) or the equation (39).

【0085】[0085]

【数23】 [Equation 23]

【0086】[0086]

【数24】 [Equation 24]

【0087】さらに、学習のレート(学習定数)に相当
する機能を設けてもよい。数値計算でレートが1以下の
とき、さらに学習能力が高まる。これはパルス列の演算
ではパルス列を間引くことによって実現できる。ここで
は、カウンタ的な考え方をし、図18、図19に示すよ
うなものとした。例えば、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18,19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=0.67の場合はパルスを2つ
置きに1回間引くことを示す。
Further, a function corresponding to the learning rate (learning constant) may be provided. When the rate is 1 or less in the numerical calculation, the learning ability is further enhanced. This can be realized by thinning out the pulse train in the pulse train calculation. Here, a counter-like idea is adopted and the one shown in FIGS. 18 and 19 is adopted. For example, at 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, the original pulse train can be thinned out. 18 and 19, in the case of η = 0.5, every other pulse is thinned out, in the case of η = 0.33, every two pulses are left, and in the case of η = 0.67, two pulses are left. It indicates that one thinning is performed every other time.

【0088】c.結合係数を変化させる方法 変化させたい結合係数が属しているライン(図43参
照)を流れる信号と誤差信号のANDをとる(δj
i)。ただし、ここでは誤差信号には+,−の2つの
信号があるので、各々演算して図20,図21に示すよ
うに求める。即ち、δj(+)∩yi 、δj(-)∩yi を各々
正,負の結合係数変化信号としている。
C. Method of changing coupling coefficient The signal flowing through the line (see FIG. 43) to which the coupling coefficient to be changed belongs and the error signal are ANDed (δ j
y i ). However, since there are two signals, + and −, in the error signal here, they are respectively calculated and obtained as shown in FIGS. That is, δ j (+) ∩y i and δ j (-) ∩y i are positive and negative coupling coefficient change signals, respectively.

【0089】このようにして得られた2つの信号を各々
ΔTij(+),ΔTij(-)とする。ついで、今度はこのΔT
ijを基に新しいTijを求めるが、このTijは絶対値成分
であるので、元のTij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、ΔTij(-)の成分を減らす。即ち、図22に
示すようになる。逆に、抑制性の場合は元のTijに対し
ΔTij(+) の成分を減らし、ΔTij(-) の成分を増や
す。即ち、図23に示すようになる。これらの図22,
図23の内容を数式で示すと、(40)(41)式のようにな
る。
The two signals thus obtained are designated as ΔT ij (+) and ΔT ij (-) , respectively. Next, this ΔT
A new T ij is obtained based on ij . 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 ΔT ij (+) component is increased and the ΔT ij (-) component is decreased with respect to the original T 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, it becomes as shown in FIG. These FIG. 22,
When the contents of FIG. 23 are expressed by mathematical expressions, they are expressed by Expressions (40) and (41).

【0090】[0090]

【数25】 [Equation 25]

【0091】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.

【0092】次に、以上のアルゴリズムに基づく既提案
例方式による実際の回路構成を説明する。図24ないし
図29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43と同様である。図24ないし図27は図4
3のような階層型ネットワーク中のライン(結線)に相
当する部分の回路を示し、図28は図43中の丸(提案
例では、各ニューロン20)に相当する部分の回路を示
す。また、図29は最終層の出力と教師信号から最終層
における誤差信号を求める部分の回路を示す。これらの
図24ないし図29構成の3つの回路を図43の場合の
ようにネットワークにすることにより、自己学習機能を
持つ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 according to the already proposed example system based on the above algorithm will be described. 24 to 29 show examples of the circuit configuration, the configuration of the entire network is the same as that of FIG. 24 to 27 are shown in FIG.
3 shows a circuit of a portion corresponding to a line (connection) in the hierarchical network, and FIG. 28 shows a circuit of a portion corresponding to a circle (each neuron 20 in the proposed example) in FIG. Further, FIG. 29 shows a circuit of a portion for obtaining an error signal in the final layer from the output of the final layer and the teacher signal. A digital neural network having a self-learning function can be realized by forming a network of these three circuits having the configurations of FIGS. 24 to 29 as in the case of FIG.

【0093】まず、図24から説明する。図中、25は
図6に示したようなニューロンへの入力信号である。図
7に示したような結合係数の値はシフトレジスタ26に
保存しておく。このシフトレジスタ26は取出し口26
a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ANDゲート27を備えて図8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29,30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、
既提案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32a,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, description will be made with reference to FIG. In the figure, 25 is an input signal to the neuron as shown in FIG. The value of the coupling coefficient as shown in FIG. 7 is stored in the shift register 26. This shift register 26 has an outlet 26
Although it has a and the entrance 26b, 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 ANDed by a logic circuit 28 having an AND gate 27 and performing the processing shown in FIG. The output of the logic circuit 28 must be divided into groups depending on whether the coupling is excitatory or inhibitory. However, it is better to prepare the outputs 29 and 30 for each group in advance and switch which one is output. It is highly versatile. For this reason,
In the already proposed example, the bit indicating whether the coupling is excitatory or inhibitory is stored in the grouping memory 31 and the information is used to switch by the switching gate circuit 32. The switching gate circuit 32 includes two AND gates 32a and 32b and an inverter 32c interposed at one input.

【0094】切換える必要のない場合には、各々固定し
ても構わない。例えば、興奮性の場合を図25、抑制性
の場合を図26に示す。また、1つの入力に対して、興
奮性を表すビットに対するメモリと、抑制性を表すビッ
トに対するメモリとの両方を用意してもよい。図27は
この例を示す。図中、26Aが興奮性を表す結合係数に
対するビットのメモリ、26Bが抑制性を表す結合係数
に対するビットのメモリである。
When it is not necessary to switch, they may be fixed. For example, FIG. 25 shows the case of excitability and FIG. 26 shows the case of inhibition. Further, for one input, both a memory for a bit indicating excitability and a memory for a bit indicating inhibitory property may be prepared. FIG. 27 shows this example. In the figure, 26A is a bit memory for a coupling coefficient representing excitability, and 26B is a bit memory for a coupling coefficient representing inhibition.

【0095】また、図28に示すように各入力処理(図
8に相当)をする複数のORゲート構成のゲート回路3
3a,33bが設けられている。さらに、同図に示すよ
うに図9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34bとによるゲート
回路34が設けられている。図10ないし図12に例示
したような処理結果とする場合にも同様に論理回路で容
易に実現できる。
Further, as shown in FIG. 28, a gate circuit 3 having a plurality of OR gates for performing each input processing (corresponding to FIG. 8).
3a and 33b are provided. Further, as shown in the figure, a gate formed by an AND gate 34a and an inverter 34b which outputs an output "1" only when the excitatory coupling group shown in FIG. 9 is "1" and the inhibitory coupling group is "0". A circuit 34 is provided. Similarly, even when the processing results illustrated in FIGS. 10 to 12 are obtained, it can be easily realized by the logic circuit.

【0096】もっとも、ゲート回路34としては、図1
0方式の場合であれば図30(a)に示すようにインバ
ータ34bとORゲート34cとの組合せとし、図11
方式の場合であれば図30(b)に示すように排他的O
Rゲート34dとインバータ34eと2つのANDゲー
ト34f,34gとORゲート34hとにより構成して
ANDゲート34gに第2入力Ej を入力させるものと
し、図12方式の場合であれば図30(c)に示すよう
に同図(b)に第2入力Ej に対する係数T′を記憶し
たメモリ34iと、ANDゲート34jとを追加した構
成とすればよい。
Of course, the gate circuit 34 shown in FIG.
In the case of the 0 system, a combination of the inverter 34b and the OR gate 34c is used as shown in FIG.
In the case of the system, the exclusive O as shown in FIG.
It is assumed that the R gate 34d, the inverter 34e, the two AND gates 34f and 34g, and the OR gate 34h are configured to input the second input E j to the AND gate 34g. ), A memory 34i storing the coefficient T'for the second input E j and an AND gate 34j may be added to the configuration shown in FIG.

【0097】次に、誤差信号について説明する。最終層
での誤差信号を生成するのが図29に示すANDゲー
ト,排他的ORゲートの組合せによる論理回路35であ
り、(6)(7)式に相当する。即ち、最終層からの出力
36及び教師信号37により誤差信号38,39を作る
ものである。中間層における誤差信号を計算する(37)
式の内、Ej(+),Ej(-)を求める処理は、図24中に示
すANDゲート構成のゲート回路42により行われ、
+,−に応じた出力43,44が得られる。ここでは、
結合係数として学習後のものを用いたが、学習前のもの
であってもよく、学習前の場合も容易に回路化し得る。
また、このように結合が興奮性か抑制性かにより場合分
けする必要があるが、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の情報と、誤差信号の+,−信
号45,46とに応じて、AND,ORゲート構成のゲ
ート回路47により行われる。なお、結合の興奮性、抑
制性の区別を固定した図25、図26方式のものでは、
前記メモリ31の内容を各々「0」,「1」に固定した
ものと等価な回路となる。一方、1つの入力に対して興
奮性結合を表すメモリ26Aと抑制性結合を表すメモリ
26Bとの両方を用いる図27方式のものでは、(39)
式に相当する回路が、図27においてゲート回路42と
して示されている。
Next, the error signal will be described. The error signal in the final layer is generated by the logic circuit 35 formed by the combination of the AND gate and the exclusive OR gate shown in FIG. 29, which corresponds to the equations (6) and (7). That is, the error signals 38 and 39 are produced by the output 36 from the final layer and the teacher signal 37. Calculate error signal in middle layer (37)
The process of obtaining E j (+) and E j (-) in the equation is performed by the gate circuit 42 having an AND gate configuration shown in FIG.
Outputs 43 and 44 corresponding to + and-are obtained. here,
Although the coefficient after learning is used as the coupling coefficient, the coefficient before learning may be used, and the circuit before learning may be easily formed into a circuit.
In addition, it is necessary to classify the connection depending on whether the coupling is excitatory or inhibitory. In this case, the information indicating whether excitatory or inhibitory is stored in the memory 31, and the + and-signals 45 of the error signal. , 46 according to the AND and OR gates. In addition, in the system of FIG. 25 and FIG. 26 in which the distinction between excitability and inhibitory property of binding is fixed,
The circuit is equivalent to one in which the contents of the memory 31 are fixed to "0" and "1", respectively. On the other hand, in the system of FIG. 27 which uses both the memory 26A representing excitatory coupling and the memory 26B representing inhibitory coupling for one input, (39)
The circuit corresponding to the equation is shown as the gate circuit 42 in FIG.

【0098】また、誤差信号を集める計算式(8)、即
ち、(37)式の残りの部分は図28に示すORゲート構
成のゲート回路48により行われる。さらに、学習レー
トに相当する図18,19の処理は図29中に示す分周
回路49により行われる。これは、フリップフロップ等
を用いることにより容易に実現できる。もっとも、分周
回路49は不必要であれば特に設けなくてよく、設ける
場合であっても図28中に示した例に限らず、図24〜
図27中に符号49,49′,49″を付して示すよう
な適宜位置に設けるようにしてもよい。
Further, the calculation equation (8) for collecting error signals, that is, the rest of the equation (37) is performed by the gate circuit 48 of the OR gate structure shown in FIG. Further, the processing of FIGS. 18 and 19 corresponding to the learning rate is performed by the frequency dividing circuit 49 shown in FIG. This can be easily realized by using a flip-flop or the like. However, the frequency dividing circuit 49 may be omitted if it is not necessary. Even if the frequency dividing circuit 49 is provided, the frequency dividing circuit 49 is not limited to the example shown in FIG.
It may be provided at an appropriate position as indicated by reference numerals 49, 49 ', 49 "in FIG.

【0099】最後に、誤差信号より新たな結合係数を計
算する部分、即ち、図22〜図23の処理に相当する部
分は、図24中に示すAND、インバータ、ORゲート
構成のゲート回路(自己学習手段)50により行なわ
れ、シフトレジスタ26の内容、即ち、結合係数Tij
値が書換えられる。このゲート回路50も結合の興奮
性、抑制性により場合分けが必要であるが、ゲート回路
47により行なわれる。図25、図26の場合には、興
奮性、抑制性が固定であるので、ゲート回路47に相当
する回路は不要である。図27方式の場合は、1つの入
力に対して興奮性、抑制性の両方を持つので、ゲート回
路50Aが興奮性、ゲート回路50Bが抑制性の場合に
相当する。
Finally, the part for calculating a new coupling coefficient from the error signal, that is, the part corresponding to the processing of FIGS. 22 to 23, is the gate circuit (self-operation) of AND, inverter and OR gates shown in FIG. The contents of the shift register 26, that is, the value of the coupling coefficient T ij is rewritten. This gate circuit 50 also needs to be divided into cases depending on the excitability and inhibition of the coupling, but it is performed by the gate circuit 47. In the case of FIG. 25 and FIG. 26, the excitability and the inhibitory property are fixed, so that the circuit corresponding to the gate circuit 47 is unnecessary. In the case of the method of FIG. 27, both excitability and inhibitory property with respect to one input are provided, which corresponds to the case where the gate circuit 50A is excitable and the gate circuit 50B is inhibitory.

【0100】なお、ニューロン20を形成する際には、
このような図示例のものに限らず、前述した特願平3−
154244号、特願平3−154245号、特願平3
−154246号等に示されるようなものであってもよ
い。例えば、特願平3−154244号では学習能力を
高めるため、「正の誤差信号と負の誤差信号とが同時に
1となることを禁止させる論理手段を設けた」ものであ
り、例えば図24ないし図27のゲート回路42の出力
部や、図28中の分周回路49の前段又は後段、或い
は、ゲート回路48の入力側に論理手段を設けたもので
ある。また、特願平3−154245号も学習能力を高
めるため「出力層の正の誤差信号と負の誤差信号との一
致を検出し、一致している場合には自己学習手段による
学習を禁止させる学習禁止手段を設けた」ものであり、
具体的にはゲート回路50中に学習禁止手段を設けたも
のである。特願平3−154246号でも学習能力を向
上させるため「可変結合係数値を生成するための結合係
数変化信号の一部又は全部に予め設定された時間以前の
入力信号を用いる補正手段を設けた」ものであり、具体
的にはゲート回路50に対して補正手段を付加したもの
である。
When forming the neuron 20,
The present invention is not limited to the illustrated example, and the above-mentioned Japanese Patent Application No. 3-
No. 154244, Japanese Patent Application No. 3-154245, Japanese Patent Application No. 3
It may be as shown in No. 154246 or the like. For example, in Japanese Patent Application No. 3-154244, in order to improve learning ability, "logical means for prohibiting positive error signal and negative error signal from being 1 at the same time is provided", for example, as shown in FIG. The logic means is provided in the output section of the gate circuit 42 in FIG. 27, in the front or rear stage of the frequency divider circuit 49 in FIG. 28, or in the input side of the gate circuit 48. In addition, Japanese Patent Application No. 3-154245 also discloses that in order to improve the learning ability, "a match between a positive error signal and a negative error signal in the output layer is detected, and if they match, learning by the self-learning means is prohibited. It has a learning prohibition means. "
Specifically, the learning inhibiting means is provided in the gate circuit 50. In Japanese Patent Application No. 3-154246, in order to improve the learning ability, "a correction means for using an input signal before a preset time is provided in a part or all of the coupling coefficient change signal for generating a variable coupling coefficient value. Specifically, a correction means is added to the gate circuit 50.

【0101】ところで、結合係数を表すパルス列はシフ
トレジスタ(メモリ)26内に図6に示したような形で
保存されている。このようなパルス列は、パルス密度を
同じとしてそのパルス列の並び方をときどき変更したほ
うが学習能力が上がることがある。そのためには、図3
1ないし図33に示すような回路により処理すればよ
い。まず、図31はメモリ26の内容を一旦読出してそ
のパルス列を変更しながら再びメモリ26へ書込むよう
にしたものである。このため、メモリ26から読出した
パルス列のパルス数を計数するカウンタ51が設けられ
ている。なお、カウンタ51に代えて積分器とし、メモ
リ26から読出したパルス列のパルス数に応じた電圧値
を得るものでもよい。また、メモリ26から読出すビッ
ト数、即ち、図6に示した同期クロック数を最大値とし
て、0からこの最大値までの一様乱数を生成出力する乱
数発生器52が設けられている。カウンタ(又は、積分
器)51の出力とこの乱数発生器52の出力とは比較器
53により比較され、パルス数のほうが大きい時には
「1」を、小さい時には「0」を出力させることにより
再びパルス列が得られる。よって、比較器53の出力を
切換え器54の切換えに応じてメモリ26に入力させる
ことにより書込み変更すればよい。ただし、メモリ26
の書換え中はニューラルネットワーク本来の動作は不可
となる。
By the way, the pulse train representing the coupling coefficient is stored in the shift register (memory) 26 in the form as shown in FIG. In such a pulse train, the learning ability may be improved by sometimes changing the arrangement of the pulse trains with the same pulse density. To do that, see Figure 3.
The processing may be performed by a circuit as shown in FIGS. First, in FIG. 31, the contents of the memory 26 are read out once, and the pulse train is changed and written to the memory 26 again. Therefore, a counter 51 for counting the number of pulses of the pulse train read from the memory 26 is provided. Note that an integrator may be used instead of the counter 51 to obtain a voltage value according to the number of pulses of the pulse train read from the memory 26. Further, a random number generator 52 for generating and outputting a uniform random number from 0 to this maximum value with the maximum number of bits read from the memory 26, that is, the number of synchronization clocks shown in FIG. 6, is provided. The output of the counter (or integrator) 51 and the output of the random number generator 52 are compared by the comparator 53, and "1" is output when the number of pulses is larger, and "0" is output when the number of pulses is smaller. Is obtained. Therefore, the output of the comparator 53 may be input to the memory 26 in accordance with the switching of the switch 54 to change the writing. However, the memory 26
During the rewriting of, the original operation of the neural network is disabled.

【0102】図32は結合係数を表すパルス列のパルス
密度を数値、例えば2進数或いは電圧値の形でメモリ2
6に格納しておき、演算毎にパルス列に変換するように
したものである。即ち、学習済みの結合係数を表すパル
ス列をカウンタ55を用いて計数し(或いは、カウンタ
55に代えて、積分器を用いて電圧値に変換し)、ある
一定期間毎、即ち、図6に示した同期クロック一定数毎
にメモリ26の内容を更新する。このようなメモリ26
の出力と乱数発生器52による出力とを比較器53で比
較することにより図31の場合と同様のパルス列信号を
得るようにしたものである。この時の乱数の最大値もメ
モリ26の内容を更新する同期クロック数とされる。
FIG. 32 shows the pulse density of the pulse train representing the coupling coefficient in the memory 2 in the form of a numerical value, for example, a binary number or a voltage value.
6 is stored in advance and converted into a pulse train for each calculation. That is, the pulse train representing the learned coupling coefficient is counted by using the counter 55 (or converted into a voltage value by using an integrator instead of the counter 55), and is shown at fixed intervals, that is, in FIG. The contents of the memory 26 are updated every fixed number of synchronization clocks. Such a memory 26
The pulse train signal similar to that in the case of FIG. 31 is obtained by comparing the output of 1) with the output of the random number generator 52 by the comparator 53. The maximum value of the random numbers at this time is also the number of synchronous clocks for updating the contents of the memory 26.

【0103】図33は結合係数を表すパルス列のパルス
密度を数値、例えば2進数の形でアップ/ダウンカウン
タ56に記憶させておき、乱数発生器52、比較器53
を用いて、演算毎にパルス列に変換するようにしたもの
である。即ち、実際に出力されたパルスをカウンタ56
のダウン側に入力させ、学習済みの結合係数を表すパル
スをカウンタ56のアップ側に入力させることで、図3
1や図32の場合と同様な結合係数書換え効果が得られ
る。
In FIG. 33, the pulse density of the pulse train representing the coupling coefficient is stored in the up / down counter 56 in the form of a numerical value, for example, a binary number, and the random number generator 52 and the comparator 53 are stored.
Is used to convert to a pulse train for each calculation. That is, the counter 56
By inputting a pulse representing the learned coupling coefficient to the up side of the counter 56.
1 and the same coupling coefficient rewriting effect as in the case of FIG. 32 can be obtained.

【0104】ここに、カウンタ51,55,56を用い
る場合には、乱数発生器52や比較器53としてはデジ
タル方式のものを用いればよく、これらのカウンタに代
えて積分器を用いた場合には、アナログ方式のものを用
いればよい。これには公知技術の利用により容易に実現
できる。例えば、アナログ方式の乱数発生器としてはト
ランジスタの熱雑音を利用すればよく、デジタル方式の
乱数発生器としてはM系列の疑似乱数発生器を用いれば
よい。
Here, when the counters 51, 55 and 56 are used, digital ones may be used as the random number generator 52 and the comparator 53, and when an integrator is used instead of these counters. May be an analog type. This can be easily realized by using a known technique. For example, thermal noise of a transistor may be used as the analog random number generator, and an M-sequence pseudo random number generator may be used as the digital random number generator.

【0105】以上、説明したように信号をパルス密度で
表現する手法は、実際の回路のみならず、計算機上でシ
ミュレートする場合にも有用である。計算機上では、演
算は直列的に行われるが、アナログ値を用いて計算させ
るのに比べて、「0」「1」の2値の論理演算のみであ
るので、計算速度が著しく向上する。一般に、実数値の
四則演算は、1回の計算に多くのマシンサイクルを必要
とするが、論理演算では少なくて済む。また、論理演算
のみであると、高速処理向けの低水準言語が使用しやす
いといった特徴も持つ。
As described above, the method of expressing a signal with a pulse density is useful not only for actual circuits but also for simulation on a computer. On the computer, the calculation is performed serially, but compared with the calculation using the analog value, only the binary logical calculation of "0" and "1" is performed, so that the calculation speed is significantly improved. Generally, real-valued four arithmetic operations require many machine cycles for one calculation, but the number of logical operations is small. In addition, it is also easy to use low-level languages for high-speed processing when only logical operations are performed.

【0106】上述したような複数のニューロン20(或
いは、公知のニューロン)を、1つのデバイス(パッケ
ージ)上に集積し、図43に示すようなネットワーク構
造にする場合、予めネットワークの構造、即ち、層数や
各層におけるニューロン数を決定しければならない。そ
こで、本実施例では、各結合をプログラマブルなものと
し、ネットワーク構造自体をプログラマブルとしたもの
である(請求項1及び2記載の発明に相当)。
When a plurality of neurons 20 (or known neurons) as described above are integrated on one device (package) to form a network structure as shown in FIG. 43, the network structure, that is, The number of layers and the number of neurons in each layer must be determined. Therefore, in this embodiment, each connection is programmable, and the network structure itself is programmable (corresponding to the invention described in claims 1 and 2).

【0107】例えば、図2は4個のニューロン20(#
1〜#4)が搭載されて、各ニューロン20間の結合を
プログラマブルとしたデバイスを示す概念図である。ま
ず、各ニューロン20はそのニューロンに対する入力信
号線及びそのニューロンから逆伝播される誤差信号線
(入力信号線で代表する)61を有し、かつ、各ニュー
ロンからの出力信号線及びそのニューロンに対して逆伝
播される誤差信号線(出力信号線で代表する)62を有
する。相互のニューロン20間における入力信号線61
と出力信号線62との接続・非接続を各格子点でプログ
ラムできるプログラマブル結合手段としてのマトリクス
回路63が設けられている。このマトリクス回路63に
はデバイス外部からの入力信号を受ける入力信号線64
と、デバイス外部へ出力信号を出力する出力信号線及び
外部からの誤差信号入力線(出力信号線で代表する)6
5とが含まれている。ここに、マトリクス回路63にお
ける各格子点は例えばヒューズにより構成されており、
初期状態では全て接続された状態とされている。
For example, in FIG. 2, four neurons 20 (#
1 to # 4) is a conceptual diagram showing a device in which the coupling between the neurons 20 is programmable by being mounted. First, each neuron 20 has an input signal line for that neuron and an error signal line (represented by an input signal line) 61 that is back-propagated from that neuron, and the output signal line from each neuron and that neuron And an error signal line (represented by an output signal line) 62 that is propagated back. Input signal line 61 between mutual neurons 20
A matrix circuit 63 is provided as a programmable coupling means capable of programming connection / disconnection between the output signal line 62 and the output signal line 62 at each lattice point. The matrix circuit 63 has an input signal line 64 for receiving an input signal from the outside of the device.
And an output signal line for outputting an output signal to the outside of the device and an error signal input line from the outside (represented by an output signal line) 6
5 and are included. Here, each lattice point in the matrix circuit 63 is composed of, for example, a fuse,
In the initial state, all are connected.

【0108】そこで、外部より特殊な信号(図示せず)
を与え、不要箇所のヒューズを切断することにより、任
意の結合状態をプログラムできるものである。これは、
従来のプログラマブルROMと全く同じようなものでよ
く、容易に実現できる。例えば、従来から知られている
イレーザブルプログラマブルROMと同様なものを用い
れば(請求項6記載の発明に相当)、紫外線により消去
可能となり、紫外線照射によりプログラムされていたネ
ットワーク構造を消去し、再プログラム化することがで
きる。また、エレクトリカルイレーザブルプログラマブ
ルROMと同様なものを用いれば(請求項7記載の発明
に相当)、電気的な処理により消去可能となり、ネット
ワーク構造の変更・設定が一層容易となる。
Therefore, a special signal (not shown) is applied from the outside.
Is given and the fuse in the unnecessary portion is blown, an arbitrary coupling state can be programmed. this is,
It can be implemented in the same manner as a conventional programmable ROM and can be easily realized. For example, if a similar one to a conventionally known erasable programmable ROM is used (corresponding to the invention of claim 6), it becomes erasable by ultraviolet rays, and the network structure programmed by ultraviolet irradiation is erased and reprogrammed. Can be converted. Further, if a similar one to the electrical erasable programmable ROM is used (corresponding to the invention of claim 7), it can be erased by electrical processing, and the network structure can be changed and set more easily.

【0109】しかして、図2に示したようなデバイスに
おいて、例えば図1(a)のマトリクス回路63中、×点
で示す格子点を接続点、その他の無印の格子点を非接続
点とすると、図1(a)によるネットワークは同図(b)に
示すように、入力層、中間層及び出力層のニューロン2
0を2個ずつとした3層構造のネットワーク構造と等価
となる(もっとも、入力層のニューロン20は1入力で
あるので、デバイスとしては不要である)。図中、a,
bはネットワークへの入力信号、A,Cはネットワーク
からの出力信号、B(+) ,B(-) ,D(+) ,D(-) はネ
ットワークへの誤差信号を示す。
Therefore, in the device shown in FIG. 2, for example, in the matrix circuit 63 of FIG. 1A, if the lattice points indicated by the points x are connection points and the other unmarked lattice points are non-connection points. As shown in FIG. 1B, the network shown in FIG. 1A is a neuron 2 in the input layer, the intermediate layer, and the output layer.
This is equivalent to a three-layer network structure with two 0s (though the neuron 20 in the input layer has 1 input, it is unnecessary as a device). In the figure, a,
b is an input signal to the network, A and C are output signals from the network, and B (+) , B (-) , D (+) and D (-) are error signals to the network.

【0110】また、図3(a)に示すように各結合をプロ
グラムすると、同図(b)に示すように、入力層及び中間
層のニューロン20が3個ずつで、出力層のニューロン
20が1個の3層構造のネットワークが形成されること
になる。図中、cはa,bと同様、ニューラルネットワ
ークへの入力信号を示す。
When each connection is programmed as shown in FIG. 3 (a), as shown in FIG. 3 (b), there are three neurons 20 in the input layer and three neurons in the intermediate layer, and there are three neurons 20 in the output layer. One 3-layer structure network will be formed. In the figure, c indicates an input signal to the neural network, similar to a and b.

【0111】従って、同一のデバイスで様々なネットワ
ーク構造をとることができ、非常に汎用性のあるデバイ
スとなる。なお、マトリクス回路63は必ずしも図2等
に示すような完全なマトリクスでなくてもよく、可能な
結合範囲を想定して一部を省略したものであってもよ
い。
Therefore, the same device can have various network structures, and the device is very versatile. Note that the matrix circuit 63 does not necessarily have to be a complete matrix as shown in FIG. 2 and the like, and a part thereof may be omitted assuming a possible coupling range.

【0112】また、上述した方式を実施するに当り、そ
の全部を回路化する必要はなく、一部又は全部をソフト
ウエアで行わせるようにしてもよい。また、回路構成自
体も例示したものに限らず、論理が等価な別の回路で置
き換えるようにしてもよく、さらには、負論理に置き換
えるようにしてもよい。
Further, when implementing the above-mentioned method, it is not necessary to form all the circuits, and some or all of them may be executed by software. Further, the circuit configuration itself is not limited to the illustrated one, and it may be replaced with another circuit having an equivalent logic, or further replaced with a negative logic.

【0113】いま、具体例について説明する。まず、図
4に示したような構成のニューロン20を4個分だけ1
つのチップ上に作製した。ついで、各ニューロン20の
入出力信号線について図2に示したようにマトリクス回
路63を形成し、その格子点部分を通常のイレーザブル
プログラマブルROM(EPROM)構造とした。ここ
に、図24のシフトレジスタ26として128ビット分
のものを用い、中身はローテ−ションして用いるものと
した。また、チップ外部へは図2に示したような入力信
号線64,出力信号線65を設けた。さらに、電源やシ
フトレジスタのシフト用のクロック入力端子等を設け
た。このようなチップを通常のLSIのプロセスで作製
したものである。
Now, a specific example will be described. First, only four neurons 20 having the structure shown in FIG.
Fabricated on one chip. Next, the matrix circuit 63 was formed for the input / output signal lines of each neuron 20 as shown in FIG. 2, and the lattice point portion thereof had a normal erasable programmable ROM (EPROM) structure. Here, the shift register 26 of FIG. 24 is of 128 bits and the contents are rotated and used. Further, an input signal line 64 and an output signal line 65 as shown in FIG. 2 are provided outside the chip. Further, a power supply and a clock input terminal for shifting the shift register are provided. Such a chip is manufactured by a normal LSI process.

【0114】つづいて、本発明の第二の実施例を図34
ないし図36により説明する。前記実施例で示した部分
と同一部分は同一符号を用いて示す(以下の実施例でも
同様とする)。前記実施例では、各ニューロン20間の
プログラマブルな結合を考慮したが、本実施例では、ニ
ューロン20間だけでなく、出力層において出力信号と
教師信号とから誤差信号を生成する誤差信号生成回路を
含めてプログラマブルな結合としたもので、請求項3,
6及び7記載の発明に相当する。
Subsequently, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Through FIG. 36. The same parts as those shown in the above-mentioned embodiments are designated by the same reference numerals (the same applies to the following embodiments). Although the programmable coupling between the neurons 20 is taken into consideration in the above-described embodiment, in the present embodiment, an error signal generation circuit that generates an error signal from the output signal and the teacher signal not only between the neurons 20 but also in the output layer is provided. A programmable combination is included, and claim 3,
This corresponds to the invention described in 6 and 7.

【0115】例えば、図34は4個のニューロン20
(#1〜#4)とともに4個の誤差信号生成回路70
(#11〜#14)が搭載されて、各ニューロン20間
及び誤差信号生成回路70間の結合をプログラマブルと
したデバイスを示す概念図である。ここでは、信号線6
1,62との接続・非接続を各格子点でプログラムでき
るマトリクス回路63に関して、前記誤差信号生成回路
70に対してネットワーク中からの出力信号yと教師信
号dとを入力させる入力信号線71と、ネットワークか
らの出力信号yi とネットワークへ逆伝播させる誤差信
号E(+)i,E(-)iとを出力させる出力信号線72とが同
様に接続・非接続を各格子点でプログラムできるマトリ
クス構成で付加されている。さらに、デバイス外部へ出
力信号を出力する出力信号線及び外部からの教師信号入
力線(出力教師信号線とする)73も同様にマトリクス
構成で付加されている。この場合も、マトリクス回路6
3における各格子点は例えばヒューズにより構成されて
おり、初期状態では全て接続された状態とされている。
For example, FIG. 34 shows four neurons 20.
(# 1 to # 4) and four error signal generation circuits 70
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a device in which (# 11 to # 14) are mounted and the coupling between the neurons 20 and between the error signal generation circuits 70 is programmable. Here, the signal line 6
Regarding a matrix circuit 63 capable of programming connection / disconnection with 1, 62 at each lattice point, an input signal line 71 for inputting an output signal y and a teacher signal d from the network to the error signal generation circuit 70. , The output signal y i from the network and the output signal line 72 for outputting the error signals E (+) i and E (-) i to be propagated back to the network can be similarly programmed to be connected / disconnected at each grid point. It is added in a matrix configuration. Furthermore, an output signal line for outputting an output signal to the outside of the device and a teacher signal input line (hereinafter referred to as an output teacher signal line) 73 from the outside are similarly added in a matrix configuration. Also in this case, the matrix circuit 6
Each lattice point in 3 is composed of, for example, a fuse, and all are connected in the initial state.

【0116】そこで、本実施例の場合も、外部より特殊
な信号(図示せず)を与え、不要箇所のヒューズを切断
することにより、任意の結合状態をプログラムできるも
のである。これは、従来のプログラマブルROMと全く
同じようなものでよく、容易に実現できる。例えば、イ
レーザブルプログラマブルROMと同様なものを用いれ
ば(請求項6記載の発明に相当)、紫外線により消去可
能となり、紫外線照射によりプログラムされていたネッ
トワーク構造を消去し、再プログラム化することができ
る。また、エレクトリカルイレーザブルプログラマブル
ROMと同様なものを用いれば(請求項7記載の発明に
相当)、電気的な処理により消去可能となり、ネットワ
ーク構造の変更・設定が一層容易となる。
Therefore, also in the case of this embodiment, an arbitrary coupling state can be programmed by applying a special signal (not shown) from the outside and cutting the fuse at an unnecessary portion. This may be exactly the same as the conventional programmable ROM and can be easily realized. For example, if the same one as the erasable programmable ROM is used (corresponding to the invention of claim 6), it becomes erasable by ultraviolet rays, and the network structure programmed by the ultraviolet irradiation can be erased and reprogrammed. Further, if a similar one to the electrical erasable programmable ROM is used (corresponding to the invention of claim 7), it can be erased by electrical processing, and the network structure can be changed and set more easily.

【0117】しかして、図34に示したようなデバイス
において、例えば図35(a)のマトリクス回路63
中、×点で示す格子点を接続点、その他の無印の格子点
を非接続点とすると、図35(a)によるネットワーク
は同図(b)に示すように、入力層、中間層及び出力層
のニューロン20を2個ずつとした3層構造のネットワ
ーク構造と等価となる。図中、a,bはネットワークへ
の入力信号、A〜Dはネットワークからの出力信号を示
す。
Therefore, in the device as shown in FIG. 34, for example, the matrix circuit 63 of FIG.
Assuming that the grid points indicated by X are connection points and the other unmarked grid points are non-connection points, the network shown in FIG. 35 (a) has an input layer, an intermediate layer and an output layer as shown in FIG. This is equivalent to a network structure having a three-layer structure in which two layer neurons 20 each are provided. In the figure, a and b are input signals to the network, and A to D are output signals from the network.

【0118】また、図36(a)に示すように各結合を
プログラムすると、同図(b)に示すように、入力層及
び中間層のニューロン20が3個ずつで、出力層のニュ
ーロン20が1個の3層構造のネットワークが形成され
ることになる。図中、cはa,bと同様、ニューラルネ
ットワークへの入力信号を示す。
Further, when each connection is programmed as shown in FIG. 36 (a), as shown in FIG. 36 (b), there are 3 neurons 20 in the input layer and 3 neurons in the intermediate layer, and 20 neurons in the output layer. One 3-layer structure network will be formed. In the figure, c indicates an input signal to the neural network, similar to a and b.

【0119】従って、同一のデバイスで様々なネットワ
ーク構造をとることができ、非常に汎用性のあるデバイ
スとなる。なお、本実施例の場合も、マトリクス回路6
3は必ずしも図34等に示すような完全なマトリクスで
なくてもよく、可能な結合範囲を想定して一部を省略し
たものであってもよい。
Therefore, the same device can have various network structures, which is a very versatile device. Incidentally, also in the case of the present embodiment, the matrix circuit 6
Reference numeral 3 does not necessarily have to be a complete matrix as shown in FIG. 34 or the like, and a part thereof may be omitted assuming a possible coupling range.

【0120】また、上述した方式を実施するに当り、そ
の全部を回路化する必要はなく、一部又は全部をソフト
ウエアで行わせるようにしてもよい。また、回路構成自
体も例示したものに限らず、論理が等価な別の回路で置
き換えるようにしてもよく、さらには、負論理に置き換
えるようにしてもよい。
In implementing the above-mentioned method, it is not necessary to make all of them into circuits, and some or all of them may be performed by software. Further, the circuit configuration itself is not limited to the illustrated one, and it may be replaced with another circuit having an equivalent logic, or further replaced with a negative logic.

【0121】いま、具体例について説明する。まず、図
4に示したような構成のニューロン20を4個分だけ1
つのチップ上に作製した。ついで、各ニューロン20の
入出力信号線について図34に示したようにマトリクス
回路63を形成し、その格子点部分を通常のイレーザブ
ルプログラマブルROM(EPROM)構造とした。こ
こに、図24のシフトレジスタ26として128ビット
分のものを用い、中身はローテ−ションして用いるもの
とした。また、チップ外部へは図34に示したような信
号線64,65を設けた。さらに、電源やシフトレジス
タのシフト用のクロック入力端子等を設けた。このよう
なチップを通常のLSIのプロセスで作製したものであ
る。
Now, a specific example will be described. First, only four neurons 20 having the structure shown in FIG.
Fabricated on one chip. Next, a matrix circuit 63 was formed for the input / output signal lines of each neuron 20 as shown in FIG. 34, and the lattice points thereof had a normal erasable programmable ROM (EPROM) structure. Here, the shift register 26 of FIG. 24 is of 128 bits and the contents are rotated and used. Further, signal lines 64 and 65 as shown in FIG. 34 are provided outside the chip. Further, a power supply and a clock input terminal for shifting the shift register are provided. Such a chip is manufactured by a normal LSI process.

【0122】さらに、本発明の第三の実施例を図37な
いし図39により説明する。前記実施例では、ニューロ
ン20及び誤差信号生成回路70間のプログラマブルな
結合を考慮したが、本実施例では、ニューロン20がパ
ルス列を信号伝達手段とするパルス密度型構造のもので
ある点を考え、外部からの信号がデジタル信号の場合に
も対処し得るように、デジタル−パルス列変換回路も含
めて、これらと相互にプログラマブルな結合としたもの
で、請求項4,6及び7記載の発明に相当する。
Further, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 37 to 39. In the above-mentioned embodiment, the programmable coupling between the neuron 20 and the error signal generating circuit 70 was taken into consideration, but in the present embodiment, considering that the neuron 20 has the pulse density type structure in which the pulse train is the signal transmitting means, In order to be able to deal with the case where the signal from the outside is a digital signal, a digital-pulse train conversion circuit is included and these are made to be mutually programmable, and correspond to the inventions of claims 4, 6 and 7. To do.

【0123】即ち、図34との対比では、図37に示す
ように、デバイス外部からの入力信号線64に代えて、
デバイス外部からの入力信号及び教師信号を受ける入力
教師信号線75が設けられ、デパイス外部に対する出力
教師信号線73に代えて、デバイス外部へ出力信号を出
力する出力信号線76が設けられ、マトリクス回路63
の構成要素としてマトリクス構成されている。ここに、
入力教師信号線75上には、各々デジタル信号(2進数
値)をパルス列信号に変換するためのパルス列変換回路
77が設けられ、出力信号線76上にはパルス列信号を
デジタル信号(2進数値)に変換する2進数変換回路7
8が設けられている。これらの変換回路76,78は例
えば図31ないし図33で示したような、乱数発生器と
比較器との組合せ構成やカウンタ等を用いればよい。
That is, in comparison with FIG. 34, as shown in FIG. 37, instead of the input signal line 64 from the outside of the device,
An input teacher signal line 75 for receiving an input signal and a teacher signal from the outside of the device is provided, an output signal line 76 for outputting an output signal to the outside of the device is provided instead of the output teacher signal line 73 to the outside of the device, and the matrix circuit is provided. 63
Is configured as a matrix. here,
A pulse train conversion circuit 77 for converting a digital signal (binary value) into a pulse train signal is provided on the input teacher signal line 75, and a pulse train signal is converted into a digital signal (binary value) on the output signal line 76. To binary conversion circuit 7
8 are provided. For these conversion circuits 76 and 78, for example, a combination configuration of a random number generator and a comparator, a counter, or the like as shown in FIGS. 31 to 33 may be used.

【0124】しかして、図37に示したようなデバイス
において、例えば図38(a)のマトリクス回路63
中、×点で示す格子点を接続点、その他の無印の格子点
を非接続点とすると、図38(a)によるネットワーク
は同図(b)に示すように、入力層、中間層及び出力層
のニューロン20を2個ずつとした3層構造のネットワ
ーク構造と等価となる。図中、a,bはネットワークへ
のデジタル入力信号、A〜Dはネットワークからのデジ
タル出力信号を示す。
Therefore, in the device as shown in FIG. 37, for example, the matrix circuit 63 of FIG.
Assuming that the grid points indicated by x points are connection points and the other unmarked grid points are non-connection points, the network shown in FIG. 38 (a) has an input layer, an intermediate layer and an output layer as shown in FIG. 38 (b). This is equivalent to a network structure having a three-layer structure in which two layer neurons 20 each are provided. In the figure, a and b are digital input signals to the network, and A to D are digital output signals from the network.

【0125】また、図39(a)に示すように各結合を
プログラムすると、同図(b)に示すように、入力層及
び中間層のニューロン20が3個ずつで、出力層のニュ
ーロン20が1個の3層構造のネットワークが形成され
ることになる。図中、cはa,bと同様、ニューラルネ
ットワークへのデジタル入力信号を示す。
Further, if each connection is programmed as shown in FIG. 39 (a), as shown in FIG. 39 (b), there are three neurons 20 in the input layer and three neurons in the intermediate layer, and there are three neurons 20 in the output layer. One 3-layer structure network will be formed. In the figure, c indicates a digital input signal to the neural network, similar to a and b.

【0126】従って、同一のデバイスで様々なネットワ
ーク構造をとることができ、非常に汎用性のあるデバイ
スとなる。特に、本実施例の場合、ニューロン20ない
しネットワーク自体がパルス密度を扱うものでも、入出
力信号としてはデジタル信号を扱えるものとなり、より
汎用性の増すものとなる。
Therefore, the same device can have various network structures, which is a very versatile device. In particular, in the case of the present embodiment, even if the neuron 20 or the network itself handles the pulse density, the digital signal can be handled as the input / output signal, and the versatility is further increased.

【0127】ついで、本発明の第四の実施例を図40及
び図41により説明する。本実施例も、ニューロン20
がパルス密度型のものとして構成されている場合に、ネ
ットワークに対する入出力信号としてデジタル信号やア
ナログ信号を扱えるようにすることを目的とするもので
あるが、前述した実施例の場合と異なり、学習機能の有
無は問わず、フォワードプロセスのみを特に考慮したも
のであり、請求項5,6及び7記載の発明に相当する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Also in this embodiment, the neuron 20
Is configured as a pulse density type, the purpose is to be able to handle a digital signal or an analog signal as an input / output signal for the network, but unlike the case of the above-described embodiment, learning is performed. Whether or not the function is present, only the forward process is specifically taken into consideration and corresponds to the inventions according to claims 5, 6 and 7.

【0128】例えば、図40は6個のニューロン20
(#1〜#6)が搭載されて、各ニューロン20間の結
合をプログラマブルとしたデバイスを示す概念図であ
る。まず、各ニューロン20はそのニューロンに対する
入力信号線81を有し、かつ、各ニューロンからの出力
信号線82を有する。相互のニューロン20間における
入力信号線81と出力信号線82との接続・非接続を各
格子点でプログラムできるプログラマブル結合手段とし
てのマトリクス回路83が設けられている。このマトリ
クス回路83にはデバイス外部からの入力信号を受ける
入力信号線84と、デバイス外部へ出力信号を出力する
出力信号線85とが含まれている。ここに、入力信号線
84に対してはデジタル信号をパルス列信号に変換する
D/P変換器(パルス列変換回路)86とアナログ信号
をパルス列信号に変換するA/P変換器(パルス列変換
回路)87とを介在させた信号線88がマトリクス配線
されており、マトリクス回路83の一部を構成してい
る。同様に、出力信号線85に対してはパルス列信号を
デジタル信号に変換するP/D変換器(信号変換回路)
89とパルス列信号をアナログ信号に変換するP/A変
換器(信号変換回路)90とを介在させた信号線91が
マトリクス配線されており、マトリクス回路83の一部
を構成している。ここに、マトリクス回路83における
各格子点は例えばヒューズにより構成されており、初期
状態では全て接続された状態とされている。
For example, FIG. 40 shows six neurons 20.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a device in which (# 1 to # 6) are mounted and the coupling between the neurons 20 is programmable. First, each neuron 20 has an input signal line 81 for that neuron and an output signal line 82 from each neuron. A matrix circuit 83 is provided as a programmable coupling means capable of programming connection / disconnection between the input signal line 81 and the output signal line 82 between the neurons 20 of each other at each lattice point. The matrix circuit 83 includes an input signal line 84 for receiving an input signal from the outside of the device and an output signal line 85 for outputting an output signal to the outside of the device. Here, for the input signal line 84, a D / P converter (pulse train conversion circuit) 86 for converting a digital signal into a pulse train signal and an A / P converter (pulse train conversion circuit) 87 for converting an analog signal into a pulse train signal 87. The signal lines 88 interposing the and are arranged in a matrix form a part of the matrix circuit 83. Similarly, for the output signal line 85, a P / D converter (signal conversion circuit) that converts a pulse train signal into a digital signal
Signal lines 91 interposing 89 and a P / A converter (signal conversion circuit) 90 for converting a pulse train signal into an analog signal are arranged in a matrix and form a part of a matrix circuit 83. Here, each lattice point in the matrix circuit 83 is composed of, for example, a fuse, and all are connected in the initial state.

【0129】そこで、本実施例の場合も、外部より特殊
な信号(図示せず)を与え、不要箇所のヒューズを切断
することにより、任意の結合状態をプログラムできる。
これは、従来のプログラマブルROMと全く同じような
ものでよく、容易に実現できる。例えば、従来から知ら
れているイレーザブルプログラマブルROMと同様なも
のを用いれば(請求項6記載の発明に相当)、紫外線に
より消去可能となり、紫外線照射によりプログラムされ
ていたネットワーク構造を消去し、再プログラム化する
ことができる。また、エレクトリカルイレーザブルプロ
グラマブルROMと同様なものを用いれば(請求項7記
載の発明に相当)、電気的な処理により消去可能とな
り、ネットワーク構造の変更・設定が一層容易となる。
Therefore, also in the case of the present embodiment, an arbitrary coupling state can be programmed by applying a special signal (not shown) from the outside and cutting the fuse in the unnecessary portion.
This may be exactly the same as the conventional programmable ROM and can be easily realized. For example, if a similar one to a conventionally known erasable programmable ROM is used (corresponding to the invention of claim 6), it becomes erasable by ultraviolet rays, and the network structure programmed by ultraviolet irradiation is erased and reprogrammed. Can be converted. Further, if a similar one to the electrical erasable programmable ROM is used (corresponding to the invention of claim 7), it can be erased by electrical processing, and the network structure can be changed and set more easily.

【0130】しかして、このようなデバイスにおいて、
例えば図40(a)のマトリクス回路83中、×点で示す
格子点を接続点、その他の無印の格子点を非接続点とす
ると、図40(a)によるネットワークは同図(b)に示す
ように、入力層及び中間層のニューロン20が4個ず
つ、出力層のニューロン20が2個なる3層構造のネッ
トワーク構造と等価となる(この場合も、入力層のニュ
ーロン20は1入力であるので、デバイスとしては不要
である)。図中、a〜dは入力信号を示すが、信号a,
bはデジタル信号、cはアナログ信号、dはパルス列信
号である。また、A,Bは出力信号を示し、ともにデジ
タル信号として出力される。
Thus, in such a device,
For example, in the matrix circuit 83 of FIG. 40 (a), if the grid points indicated by x are connection points and the other unmarked grid points are non-connection points, the network shown in FIG. 40 (a) is shown in FIG. 40 (b). Thus, this is equivalent to a network structure of a three-layer structure in which four neurons 20 in the input layer and four neurons 20 in the intermediate layer and two neurons 20 in the output layer (in this case, the neuron 20 in the input layer also has one input). So it is not needed as a device). In the figure, a to d represent input signals, but the signals a,
b is a digital signal, c is an analog signal, and d is a pulse train signal. A and B indicate output signals, both of which are output as digital signals.

【0131】また、同一のデバイス構成において、図4
1(a)に示すように各結合をプログラムすると、同図
(b)に示すように、入力層、中間層及び出力層のニュー
ロン20が3個ずつの3層構造のネットワークが形成さ
れることになる。図中、a〜cはデジタル入力信号であ
り、A〜Cはデジタル出力信号である。
Further, in the same device configuration, as shown in FIG.
Programming each bond as shown in 1 (a)
As shown in (b), a network having a three-layer structure is formed, with three neurons 20 in each of the input layer, the intermediate layer, and the output layer. In the figure, a to c are digital input signals, and A to C are digital output signals.

【0132】従って、同一のデバイスで様々なネットワ
ーク構造をとることができ、非常に汎用性のあるデバイ
スとなる。特に、入出力信号の信号形態(パルス列/デ
ジタル/アナログ)の種別を問わない汎用性を持つもの
となる。即ち、パルス列を信号伝達手段とするニューロ
ン20と外部信号とのインターフェースがよくなるだけ
でなく、各変換器86,87,89,90の接続をプロ
グラマブルとしたので、例えば入力信号の内の一部をパ
ルス列信号入力とし、残りをデジタル信号入力とするネ
ットワークを容易に構築できるものとなる。また、同一
デバイスを別のネットワーク構造に組替える際に、今度
は、入力信号を全てアナログ信号とする、といった構成
にも柔軟に対応できるものとなる。
Therefore, the same device can have various network structures, which is a very versatile device. In particular, it has versatility regardless of the type of input / output signal (pulse train / digital / analog). That is, not only is the interface between the neuron 20 using the pulse train as a signal transmission means and the external signal improved, but the connection of the converters 86, 87, 89, 90 is programmable, so that, for example, a part of the input signal This makes it possible to easily construct a network that uses pulse train signal inputs and the rest as digital signal inputs. Further, when the same device is recombined into a different network structure, this time, it becomes possible to flexibly deal with a configuration in which all input signals are analog signals.

【0133】本実施例にあっても、マトリクス回路83
は必ずしも図40等に示すような完全なマトリクスでな
くてもよく、可能な結合範囲を想定して一部を省略した
ものであってもよい。また、上述した方式を実施するに
当り、その全部を回路化する必要はなく、一部又は全部
をソフトウエアで行わせるようにしてもよい。また、回
路構成自体も例示したものに限らず、論理が等価な別の
回路で置き換えるようにしてもよく、さらには、負論理
に置き換えるようにしてもよい。
Also in this embodiment, the matrix circuit 83
Does not necessarily have to be a complete matrix as shown in FIG. 40 and the like, and may be partially omitted in consideration of a possible coupling range. Further, when implementing the above-mentioned method, it is not necessary to make all of them into circuits, and some or all of them may be performed by software. Further, the circuit configuration itself is not limited to the illustrated one, and it may be replaced with another circuit having an equivalent logic, or further replaced with a negative logic.

【0134】[0134]

【発明の効果】本発明は、上述したように構成したの
で、請求項1記載の発明によれば、学習機能付きの各神
経細胞模倣ユニット間をプログラマブル結合手段により
接続しているので、予め形成されている回路網構造にお
いて接続箇所をプログラマブルに選択又は変更するだけ
で所望の回路網構造を形成又は変更できるものとなり、
汎用性の高い信号処理装置とすることができる。
Since the present invention is configured as described above, according to the invention described in claim 1, since each neural cell mimicking unit with a learning function is connected by the programmable coupling means, it is formed in advance. The desired network structure can be formed or modified by simply selecting or changing the connection point in the circuit structure that is being programmed.
The signal processing device can be highly versatile.

【0135】特に、請求項2記載の発明によれば、神経
細胞模倣ユニット自体が全てデジタル的に信号を処理す
るものであり、アナログ方式のような温度特性、ドリフ
ト等の問題のないものとなり、結合係数なる情報もメモ
リ上に格納されているので書換えが容易であり、汎用性
を持つものとなり、プログラマブル結合手段による回路
網構造の汎用性と相俟って優れた信号処理装置とするこ
とができる。
In particular, according to the invention described in claim 2, since the nerve cell mimicking unit itself digitally processes signals, there is no problem such as temperature characteristics and drift as in the analog system. Since the information as the coupling coefficient is also stored in the memory, it can be easily rewritten and has versatility, and in combination with the versatility of the circuit network structure by the programmable coupling means, an excellent signal processing device can be obtained. it can.

【0136】請求項3記載の発明によれば、神経細胞模
倣ユニットだけでなく、出力層における誤差信号生成回
路も含めて、予め形成されている回路網構造においてプ
ログラマブル結合手段による個所を選択又は変更できる
ようにしたので、所望の構造に変更でき、汎用性の高い
信号処理装置とすることができる。
According to the third aspect of the invention, not only the nerve cell mimicking unit, but also the error signal generating circuit in the output layer is selected or changed in the preformed circuit structure by the programmable coupling means. Since this is possible, the signal processing device can be changed to a desired structure and can be a versatile signal processing device.

【0137】加えて、請求項4記載の発明によれば、神
経細胞模倣ユニットだけでなく、出力層における誤差信
号生成回路やパルス列変換回路及び2進数変換回路をも
含めて、予め形成されている回路網構造においてプログ
ラマブル結合手段による個所を選択又は変更できるよう
にしたので、所望の構造に変更でき、特に、パルス列を
信号伝達手段とする神経細胞模倣ユニットに対する外部
からの入出力信号として2進数値を扱えるものとなり、
一層汎用性の高い信号処理装置とすることができる。
In addition, according to the invention described in claim 4, not only the nerve cell mimicking unit but also the error signal generating circuit, the pulse train converting circuit and the binary number converting circuit in the output layer are formed in advance. Since the location by the programmable coupling means can be selected or changed in the network structure, it can be changed to a desired structure, in particular, a binary value as an external input / output signal to the nerve cell mimicking unit using a pulse train as a signal transmission means. Can handle
The signal processing device can be more versatile.

【0138】一方、請求項5記載の発明によれば、パル
ス密度型神経細胞模倣ユニットとともに、デジタル信号
或いはアナログ信号とパルス列信号との間の信号変換回
路を含めて、予め形成されている回路網構造においてプ
ログラマブル結合手段による個所を選択又は変更できる
ようにしたので、所望の構造に変更でき、特に、パルス
列を信号伝達手段とする神経細胞模倣ユニットに対する
外部からの入出力信号としてパルス列信号の他にデジタ
ル信号やアナログ信号を扱えるものとなり、一層汎用性
の高い信号処理装置とすることができる。
On the other hand, according to the fifth aspect of the present invention, a circuit network formed in advance including a pulse density type nerve cell mimicking unit and a signal conversion circuit between a digital signal or an analog signal and a pulse train signal is formed. Since it is possible to select or change the location by the programmable coupling means in the structure, it is possible to change to a desired structure, in particular, in addition to the pulse train signal as an external input / output signal to the nerve cell mimicking unit using the pulse train as the signal transmission means. It becomes possible to handle a digital signal and an analog signal, and it is possible to provide a signal processing device with higher versatility.

【0139】また、請求項6又は7記載の発明によれ
ば、このようなプログラマブル結合手段を、紫外線照射
利用又は電気的処理利用によるものとしたので、イレー
ザブルプログラマブルROMやエレクトリカルイレーザ
ブルプログラマブルROMの場合と同様に、容易に実現
できるとともに、書換えが容易であり、回路網構造の再
プログラムが可能で、一層、汎用性の高いものとするこ
とができる。
Further, according to the invention of claim 6 or 7, since such programmable coupling means is based on the use of ultraviolet irradiation or the use of electrical processing, it is possible to use an eraseable programmable ROM or an electrically erasable programmable ROM. Similarly, it can be realized easily, can be easily rewritten, and the network structure can be reprogrammed, which makes it more versatile.

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

【図1】本発明の第一の実施例を示し、(a)はデバイス
概念図、(b)は等価結線図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which (a) is a device conceptual diagram and (b) is an equivalent connection diagram.

【図2】初期状態を示すデバイス概念図である。FIG. 2 is a device conceptual diagram showing an initial state.

【図3】(a)はデバイス概念図、(b)は等価結線図であ
る。
3A is a conceptual diagram of a device, and FIG. 3B is an equivalent connection diagram.

【図4】既提案例における基本的な信号処理を行なうた
めの論理回路図である。
FIG. 4 is a logic circuit diagram for performing basic signal processing in an already proposed example.

【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】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 19 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図20】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 20 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図21】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 21 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図22】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 22 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図23】論理演算例を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 23 is a timing chart showing an example of logical operation.

【図24】各部の構成例を示す論理回路図である。FIG. 24 is a logic circuit diagram showing a configuration example of each unit.

【図25】その変形例の構成例を示す論理回路図であ
る。
FIG. 25 is a logic circuit diagram showing a configuration example of a modified example thereof.

【図26】その変形例の構成例を示す論理回路図であ
る。
FIG. 26 is a logic circuit diagram showing a configuration example of the modification.

【図27】その変形例の構成例を示す論理回路図であ
る。
FIG. 27 is a logic circuit diagram showing a configuration example of a modified example thereof.

【図28】各部の構成例を示す論理回路図である。FIG. 28 is a logic circuit diagram showing a configuration example of each unit.

【図29】各部の構成例を示す論理回路図である。FIG. 29 is a logic circuit diagram showing a configuration example of each unit.

【図30】変形例を示す論理回路図である。FIG. 30 is a logic circuit diagram showing a modified example.

【図31】結合係数可変のための回路図である。FIG. 31 is a circuit diagram for varying the coupling coefficient.

【図32】結合係数可変のための回路図である。FIG. 32 is a circuit diagram for varying the coupling coefficient.

【図33】結合係数可変のための回路図である。FIG. 33 is a circuit diagram for varying the coupling coefficient.

【図34】本発明の第二の実施例の初期状態を示すデバ
イス概念図である。
FIG. 34 is a device conceptual diagram showing an initial state of the second embodiment of the present invention.

【図35】(a)はデバイス概念図、(b)は等価結線図で
ある。
FIG. 35 (a) is a device conceptual diagram, and FIG. 35 (b) is an equivalent connection diagram.

【図36】(a)はデバイス概念図、(b)は等価結線図で
ある。
36A is a conceptual diagram of a device, and FIG. 36B is an equivalent connection diagram.

【図37】本発明の第三の実施例の初期状態を示すデバ
イス概念図である。
FIG. 37 is a device conceptual diagram showing the initial state of the third embodiment of the present invention.

【図38】(a)はデバイス概念図、(b)は等価結線図で
ある。
38A is a device conceptual diagram, and FIG. 38B is an equivalent connection diagram.

【図39】(a)はデバイス概念図、(b)は等価結線図で
ある。
FIG. 39 (a) is a device conceptual diagram, and FIG. 39 (b) is an equivalent connection diagram.

【図40】本発明の第四の実施例を示し、(a)はデバイ
ス概念図、(b)は等価結線図である。
FIG. 40 shows a fourth embodiment of the present invention, (a) is a device conceptual diagram, and (b) is an equivalent connection diagram.

【図41】(a)はデバイス概念図、(b)は等価結線図で
ある。
41A is a conceptual diagram of a device, and FIG. 41B is an equivalent connection diagram.

【図42】従来例の1つのユニット構成を示す概念図で
ある。
FIG. 42 is a conceptual diagram showing one unit configuration of a conventional example.

【図43】そのニューラルネットワーク構成の概念図で
ある。
FIG. 43 is a conceptual diagram of the neural network configuration.

【図44】シグモイド関数を示すグラフである。FIG. 44 is a graph showing a sigmoid function.

【図45】1つのユニットの具体的構成を示す回路図で
ある。
FIG. 45 is a circuit diagram showing a specific configuration of one unit.

【図46】デジタル構成例を示すブロック図である。FIG. 46 is a block diagram showing a digital configuration example.

【図47】その一部の回路図である。FIG. 47 is a circuit diagram of a part thereof.

【図48】異なる一部の回路図である。FIG. 48 is a different part of the circuit diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 神経細胞模倣ユニット 50 自己学習手段 63,83 プログラマブル結合手段 70 誤差信号生成回路 77 パルス列変換回路 78 2進数変換回路 86,87 パルス列変換回路 89,90 変換回路 20 nerve cell mimicking unit 50 self-learning means 63, 83 programmable coupling means 70 error signal generation circuit 77 pulse train conversion circuit 78 binary number conversion circuit 86, 87 pulse train conversion circuit 89, 90 conversion circuit

フロントページの続き (72)発明者 江口 裕俊 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 竹平 修 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内Front page continuation (72) Inventor Hirotoshi Eguchi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Osamu Takehira 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】 複数の学習機能付き神経細胞模倣ユニッ
トを1つのパッケージに納めて回路網を形成するように
した信号処理装置において、各神経細胞模倣ユニット間
を接続・非接続自在なプログラマブル結合手段により接
続したことを特徴とする信号処理装置。
1. In a signal processing device in which a plurality of neural cell mimicking units with learning functions are housed in one package to form a circuit network, programmable coupling means capable of connecting / disconnecting each neural cell mimicking unit. A signal processing device characterized by being connected by.
【請求項2】 結合係数可変手段と、この結合係数可変
手段の可変結合係数値を教師信号に対する正の誤差信号
と負の誤差信号とに基づいて生成する結合係数生成手段
とを有する自己学習手段を付設した複数の神経細胞模倣
ユニットを網状に接続して回路網を形成し、各神経細胞
模倣ユニット間を接続・非接続自在なプログラマブル結
合手段により接続したことを特徴とする信号処理装置。
2. Self-learning means having coupling coefficient varying means and coupling coefficient generating means for generating variable coupling coefficient values of the coupling coefficient varying means based on a positive error signal and a negative error signal with respect to a teacher signal. A signal processing device characterized in that a plurality of nerve cell mimicking units attached thereto are connected in a net-like manner to form a circuit network, and the nerve cell mimicking units are connected by programmable connecting means which can be connected / disconnected freely.
【請求項3】 複数の学習機能付き神経細胞模倣ユニッ
トとその出力信号と教師信号とにより誤差信号を生成す
る誤差信号生成回路とを1つのパッケージに納めて回路
網を形成するようにした信号処理装置において、前記各
神経細胞模倣ユニット間及び前記誤差信号生成回路間を
接続・非接続自在なプログラマブル結合手段により接続
したことを特徴とする信号処理装置。
3. A signal processing in which a plurality of neural cell mimicking units with learning functions and an error signal generating circuit for generating an error signal from its output signal and a teacher signal are contained in one package to form a circuit network. In the device, the signal processing device is characterized in that the respective nerve cell mimicking units and the error signal generating circuits are connected by programmable connecting means which can be freely connected / disconnected.
【請求項4】 パルス列を信号伝達手段とする複数の学
習機能付きパルス密度型神経細胞模倣ユニットとその出
力信号と教師信号とにより誤差信号を生成する誤差信号
生成回路と2進数値をパルス列に変換するパルス列変換
回路とパルス列を2進数に変換する2進数変換回路とを
1つのパッケージに納めて回路網を形成するようにした
信号処理装置において、各神経細胞模倣ユニット間及び
前記各回路間を接続・非接続自在なプログラマブル結合
手段により接続したことを特徴とする信号処理装置。
4. A plurality of pulse density type nerve cell mimicking units with a learning function using a pulse train as a signal transmission means, an error signal generating circuit for generating an error signal by its output signal and a teacher signal, and converting a binary value into a pulse train. In a signal processing device in which a pulse train conversion circuit for converting and a binary number conversion circuit for converting a pulse train into a binary number are housed in one package to form a circuit network, the neural cell mimicking units and the circuits are connected. A signal processing device characterized by being connected by a non-connectable programmable coupling means.
【請求項5】 パルス列を信号伝達手段とする複数のパ
ルス密度型神経細胞模倣ユニットとデジタル信号若しく
はアナログ信号をパルス列信号に変換するパルス列変換
回路とパルス列信号をデジタル信号若しくはアナログ信
号に変換する変換回路とを1つのパッケージに納めて回
路網を形成するようにした信号処理装置において、各神
経細胞模倣ユニット間及び前記各回路間を接続・非接続
自在なプログラマブル結合手段により接続したことを特
徴とする信号処理装置。
5. A plurality of pulse density type nerve cell mimicking units using a pulse train as a signal transmission means, a pulse train conversion circuit for converting a digital signal or an analog signal into a pulse train signal, and a conversion circuit for converting the pulse train signal into a digital signal or an analog signal. In a signal processing device in which and are housed in one package to form a circuit network, the neural cell mimicking units and the circuits are connected by programmable connecting means that can be connected / disconnected. Signal processing device.
【請求項6】 プログラマブル結合手段を、紫外線照射
により消去自在なものとしたことを特徴とする請求項
1,2,3,4又は5記載の信号処理装置。
6. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the programmable coupling means is erasable by irradiation of ultraviolet rays.
【請求項7】 プログラマブル結合手段を、電気的処理
により消去自在なものとしたことを特徴とする請求項
1,2,3,4又は5記載の信号処理装置。
7. The signal processing device according to claim 1, wherein the programmable coupling means is erasable by electrical processing.
JP4295571A 1991-12-13 1992-11-05 Signal processor Pending JPH05217010A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4295571A JPH05217010A (en) 1991-12-13 1992-11-05 Signal processor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32937891 1991-12-13
JP3-329378 1991-12-13
JP4295571A JPH05217010A (en) 1991-12-13 1992-11-05 Signal processor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05217010A true JPH05217010A (en) 1993-08-27

Family

ID=26560321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4295571A Pending JPH05217010A (en) 1991-12-13 1992-11-05 Signal processor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05217010A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013546065A (en) * 2010-10-29 2013-12-26 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Methods, devices, and circuits for neuromorphic / synaptronic spiking neural networks with synaptic weights learned using simulation
JP2018014060A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 ファナック株式会社 Machine learning model construction device, numerical control device, machine learning model construction method, machine learning model construction program, and recording medium

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013546065A (en) * 2010-10-29 2013-12-26 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Methods, devices, and circuits for neuromorphic / synaptronic spiking neural networks with synaptic weights learned using simulation
JP2018014060A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 ファナック株式会社 Machine learning model construction device, numerical control device, machine learning model construction method, machine learning model construction program, and recording medium
US10649416B2 (en) 2016-07-22 2020-05-12 Fanuc Corporation Machine learning model construction device, numerical control, machine learning model construction method, and non-transitory computer readable medium encoded with a machine learning model construction program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3582737B2 (en) Signal processing device
US5485548A (en) Signal processing apparatus using a hierarchical neural network
JPH05217010A (en) Signal processor
JPH05165987A (en) Signal processor
US5274747A (en) Neuron unit for processing digital information
JP2612640B2 (en) Signal processing circuit, signal processing network, signal processing device, and signal processing method
JP3256553B2 (en) Learning method of signal processing device
JP2549454B2 (en) Neuron mimetic network and neuron mimicking unit
JPH05314290A (en) Signal processor
JPH0573704A (en) Signal processing circuit device
JPH05290014A (en) Signal processor
JPH04148389A (en) Method and device for signal processing
JP3255425B2 (en) Signal processing method
JP3130913B2 (en) Signal processing device
JPH056351A (en) Signal processor
JPH05307624A (en) Signal processor
JP3463890B2 (en) Neural circuit mimic element
JPH0581229A (en) Signal processing circuit network
JPH03268079A (en) Signal processor
JPH03260759A (en) Method and device for signal processing
JPH05108594A (en) Signal processor
JPH03256184A (en) Signal processing circuit
JPH05216859A (en) Signal processor
JPH03268080A (en) Signal processor
JPH05181830A (en) Signal processor