JPH0635881A - Neural network - Google Patents

Neural network

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JPH0635881A
JPH0635881A JP4187926A JP18792692A JPH0635881A JP H0635881 A JPH0635881 A JP H0635881A JP 4187926 A JP4187926 A JP 4187926A JP 18792692 A JP18792692 A JP 18792692A JP H0635881 A JPH0635881 A JP H0635881A
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JP
Japan
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value
bond strength
unit
nerve cell
strength
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JP4187926A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Toyoyama
愼治 豊山
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Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To minimize the discretization errors of connection strength and to indicate the connection strength with high accuracy. CONSTITUTION:A second arithmetic part 5 calculates the update values of the connection strength Wji based on errors between teacher data from an input part 1 and the arithmetic results of respective nerve cell models by a first arithmetic part 2 calculated by an error calculation part 4. A connection strength setting part 6 makes the update values of the connection strength Wji discrete based on the characteristic of making discrete for which the values between the maximum value and the minimum value in all the update values of the connection strength Wji calculated at the second arithmetic part 5 are made discrete into the prescribed number of gradations. Thus, steps of making discrete are reduced and the discretization errors of the connection strength is reduced without increasing the number of the discretization gradations. Further, the update values of the connection strength are made discrete within the range of the values actually appearing and the connection strength is efficiently indicated with high accuracy.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、結合強度の階調数が
限定された神経回路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a neural circuit device having a limited number of gray levels of coupling strength.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、神経回路装置として、図4に
示すようなシナプス部11とニューロン部12とから構
成される神経細胞モデルを用いたものがある。そして、
上記神経回路装置は、ある一つの神経細胞モデルにおけ
るニューロン部12の出力値が次の神経細胞モデルのシ
ナプス部11の入力値になるように、複数個の神経細胞
モデルを組み合わせてネットワーク状に構成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a neural circuit device using a nerve cell model composed of a synapse portion 11 and a neuron portion 12 as shown in FIG. And
The neural circuit device is configured in a network form by combining a plurality of nerve cell models so that the output value of the neuron unit 12 in one nerve cell model becomes the input value of the synapse unit 11 in the next nerve cell model. To be done.

【0003】今、図4に示す神経細胞モデルは神経回路
装置におけるj(j=1,2,…,L)番目の神経細胞モデ
ルであるとする。図4において、シナプス部11は、式
(1)で表される乗算処理および加算処理を行い、複数の
入力信号Xi(i=1,2,…,N)の夫々と対応する結合強
度Wjiとを掛け合わせた値を更に加算して得られた値
“netj"をニューロン部12に出力する。
Now, it is assumed that the nerve cell model shown in FIG. 4 is the j (j = 1, 2, ..., L) th nerve cell model in the neural circuit device. In FIG. 4, the synapse portion 11 is an expression
The multiplication process and the addition process represented by (1) are performed, and the value obtained by multiplying each of the plurality of input signals X i (i = 1, 2, ..., N) and the corresponding coupling strength W ji is further added. The value “net j ” obtained by the above is output to the neuron unit 12.

【数1】 ここで、Xiはi番目の神経細胞モデルの出力値であ
り、Wjiはi番目の神経細胞モデルからの出力値をj番
目の神経細胞モデルに入力する際における結合強度であ
る。
[Equation 1] Here, X i is the output value of the i-th nerve cell model, and W ji is the coupling strength when the output value from the i-th nerve cell model is input to the j-th nerve cell model.

【0004】上記ニューロン部12は、“A"及び“B"
を正の定数として式(2)で表されるシグモイド関数によ
って閾値処理を行い、シナプス部11から入力された値
netjに対して閾値処理を施した値“g(netj)"を出力す
る。
The neuron section 12 has "A" and "B".
The value input from the synapse unit 11 by performing threshold processing with the sigmoid function represented by the equation (2) where is a positive constant.
Outputs the value "g (net j )", which is the threshold value for net j .

【数2】 [Equation 2]

【0005】そして、上述のように、上記神経回路装置
は複数個の神経細胞モデルを組み合わせてネットワーク
を形成しており、上記各処理を並列に実行するように成
っている。
As described above, the neural circuit device forms a network by combining a plurality of neural cell models, and is configured to execute the above processes in parallel.

【0006】本来、上記結合強度Wjiは連続値である
が、ハードウェア上で実現する際には離散化された値と
して取り扱われる。図5に示すように、結合強度W
jiは、神経細胞モデルに因らない所定値“w0"を用い
て、式(3)によって離散化される。 Wji=nji・w0 (nji=0,1,2,…,M−1) …(3) 尚、図5における離散化の際の階調数(以下、離散化階
調数と言う)Mは“6"である。また、所定値w0(以下、
離散化ステップと言う)の値は、j=1,2,…,L及びi
=1,2,…,Nにおける結合強度Wjiの最大値“maxji
ji"を用いて、式(4)で表される。 w0 = maxjiji/(M−1) …(4)
Originally, the coupling strength W ji is a continuous value, but when it is realized on hardware, it is treated as a discretized value. As shown in FIG. 5, the bond strength W
ji is discretized by the equation (3) using a predetermined value "w 0 " that does not depend on the nerve cell model. W ji = n ji · w 0 (n ji = 0,1,2, ..., M-1) (3) Incidentally, the number of gradations in the discretization in FIG. Say) M is "6". Further, a predetermined value w 0 (hereinafter,
The value of the discretization step) is j = 1, 2, ..., L and i.
= 1, 2, ..., N, the maximum value of the bond strength W ji "max ji W
by using the ji ", represented by the formula (4). w 0 = max ji W ji / (M-1) ... (4)

【0007】つまり、図5においては、結合強度Wji
値“0"と最大値“maxjiji"との間の領域をM段階に
離散化しているのである。
That is, in FIG. 5, the region between the value "0" and the maximum value "max ji W ji " of the coupling strength W ji is discretized into M stages.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の結合強度Wjiの離散化法においては以下のような問
題がある。すなわち、神経回路装置の処理機能を高める
ためには結合強度Wjiを精度よく表す必要がある。とこ
ろが、アナログ回路等のハードウェアを用いて神経回路
装置を構成する場合には、結合強度Wjiの階調数を無限
に大きくすることができない。
However, the above conventional discretization method of the coupling strength W ji has the following problems. That is, in order to enhance the processing function of the neural circuit device, it is necessary to accurately represent the coupling strength W ji . However, when the neural circuit device is configured using hardware such as an analog circuit, the number of gradations of the coupling strength W ji cannot be increased infinitely.

【0009】従来の結合強度Wjiの離散化法では、上記
シナプス11における結合強度Wjiが式(3)に示すよう
に離散化ステップw0毎に離散化されており、この離散
化による誤差の最大値Eはw0/2であるから式(5)のよ
うに表すことができる。 E = maxjiji/2(M−1) …(5) つまり、上記離散化階調数Mの値が一定である場合に
は、結合強度Wjiの最大値“maxjiji"が大きくなるほ
ど離散化誤差は大きくなるという問題がある。
[0009] In discretization methods conventional coupling strength W ji, bond strength W ji in the synapses 11 are discretized for each discretization step w 0 as shown in equation (3), the error due to the discretization the maximum value E can be expressed from a w 0/2 as in equation (5). E = max ji W ji / 2 (M-1) (5) That is, when the value of the discrete gradation number M is constant, the maximum value "max ji W ji " of the coupling strength W ji is There is a problem that the larger the discretization error becomes, the larger the discretization error becomes.

【0010】また、上記離散化ステップw0は、j=1,
2,…,Lおよびi=1,2,…,Nにおける結合強度Wji
の最大値“maxjiji"のみで一律に決定されるために、
j=1,2,…,Lおよびi=1,2,…,Nにおける結合強
度Wjiの最大値“maxjiji"と最小値“minjiji"との
差の値が“maxjiji"より充分に小さい場合には、値
“0"と“minjiji"との間の不必要な領域も離散化の
対象領域となる。したがって、実際に表現できる結合強
度Wjiの階調数は離散化階調数Mより小さくなってしま
い、離散化の効率が悪く、結合強度Wjiを精度良く表す
ことができないという問題もある。図5の場合には、離
散化階調数Mは“6"であるの対して実際に表現される
結合強度Wji(minjiji≦Wji≦maxjiji)の階調数は
“5"であり、離散化階調数Mより小さい。
Further, the discretization step w 0 is j = 1,
2, ..., L and bond strength W ji at i = 1,2, ..., N
In order to be uniformly decided only by the maximum value of “max ji W ji ”,
, L and i = 1, 2, ..., N, the difference between the maximum value “max ji W ji ” and the minimum value “min ji W ji ” of the bond strength W ji is “max. ji W ji "if sufficiently smaller than, the value becomes" unnecessary region discretization of the region of interest between 0 "and" min ji W ji ". Therefore, the number of gray levels of the coupling strength W ji that can be actually expressed becomes smaller than the discretized gray level number M, the efficiency of the discretization is poor, and the coupling strength W ji cannot be expressed accurately. In the case of FIG. 5, the number of discrete gradations M is “6”, whereas the number of gradations of the actually expressed coupling strength W ji (min ji W ji ≦ W ji ≦ max ji W ji ) is It is "5" and smaller than the number M of discrete gradations.

【0011】そこで、この発明の目的は、上記離散化階
調数Mを大きくすることなく結合強度Wjiの離散化誤差
を小さくでき、且つ結合強度Wjiを精度良く表すことが
できる神経回路装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to reduce the discretization error of the coupling strength W ji without increasing the discretized gradation number M and to accurately represent the coupling strength W ji. To provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明の神経回路装置は、ネットワークを形成
する各神経細胞モデルの演算を結合強度格納部に格納さ
れた結合強度の値を用いて実施する第1演算部と、この
第1演算部による演算結果に基づいて上記結合強度の更
新値を算出する第2演算部と、この第2演算部によって
算出された結合強度の更新値を所定の階調数に離散化し
た値で上記結合強度格納部に格納された上記結合強度の
値を更新する結合強度設定部を有する神経回路装置にお
いて、上記結合強度設定部は、上記第2演算部によって
算出された総ての結合強度の更新値の最大値と最小値と
の間が上記所定の階調数に離散化されるような離散化特
性に基づいて、入力された結合強度の更新値を離散化す
ることを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, a neural circuit device according to a first aspect of the present invention calculates the value of the bond strength stored in a bond strength storage unit for the calculation of each nerve cell model forming a network. A first calculation unit that is executed by using the first calculation unit, a second calculation unit that calculates the update value of the bond strength based on the calculation result of the first calculation unit, and an update value of the bond strength that is calculated by the second calculation unit. In a neural circuit device having a bond strength setting unit that updates the value of the bond strength stored in the bond strength storage unit with a value obtained by discretizing the above into a predetermined number of gray levels, Based on the discretization characteristics such that the maximum value and the minimum value of all the bond strength update values calculated by the calculation unit are discretized to the above-described predetermined gradation number, the input bond strength Characterized by discretizing update values That.

【0013】また、第2の発明の神経回路装置は、ネッ
トワークを形成する各神経細胞モデルの演算を結合強度
格納部に格納された結合強度の値を用いて実施する第1
演算部と、この第1演算部による演算結果に基づいて上
記結合強度の更新値を算出する第2演算部と、この第2
演算部によって算出された結合強度の更新値を所定の階
調数に離散化した値で上記結合強度格納部に格納された
上記結合強度の値を更新する結合強度設定部を有する神
経回路装置において、上記結合強度設定部は、上記第2
演算部によって算出されたある一つの神経細胞モデルに
係る総ての結合強度の更新値の最大値と最小値との間が
上記所定の階調数に離散化されるような離散化特性に基
づいて、入力された当該神経細胞モデルに係る結合強度
の更新値を離散化することを特徴としている。
In the neural circuit device of the second invention, the calculation of each nerve cell model forming the network is performed by using the value of the bond strength stored in the bond strength storage unit.
An arithmetic unit, a second arithmetic unit that calculates an updated value of the bond strength based on the arithmetic result of the first arithmetic unit, and the second arithmetic unit
In a neural circuit device having a bond strength setting unit for updating the bond strength value stored in the bond strength storage unit with a value obtained by discretizing the update value of the bond strength calculated by the arithmetic unit into a predetermined number of gradations. The coupling strength setting unit is configured to operate in the second
Based on the discretization characteristics such that the interval between the maximum value and the minimum value of the update values of all the connection strengths related to a certain nerve cell model calculated by the arithmetic unit is discretized to the predetermined gradation number. Then, the input update value of the coupling strength relating to the nerve cell model is discretized.

【0014】[0014]

【作用】第1の発明では、第1演算部によって、結合強
度格納部に格納された結合強度の値を用いて、ネットワ
ークを形成する各神経細胞モデルの演算が実施される。
そして、この第1演算部による演算結果に基づいて、第
2演算部によって上記結合強度の更新値が算出される。
そうすると、結合強度設定部によって、上記第2演算部
によって算出された総ての結合強度の更新値の最大値と
最小値との間が上記所定の階調数に離散化されるような
離散化特性に基づいて、上記第2演算部から入力された
結合強度の更新値が離散化される。そして、得られた離
散化値で上記結合強度格納部に格納されている上記結合
強度の値が更新される。
According to the first aspect of the invention, the first computing unit performs computation of each nerve cell model forming the network using the value of the binding strength stored in the binding strength storage unit.
Then, based on the calculation result by the first calculation unit, the second calculation unit calculates the updated value of the bond strength.
Then, the discretization is performed such that the coupling strength setting unit discretizes between the maximum value and the minimum value of all the update values of the coupling strength calculated by the second computing unit into the predetermined number of gradations. Based on the characteristics, the updated value of the coupling strength input from the second calculation unit is discretized. Then, the value of the bond strength stored in the bond strength storage unit is updated with the obtained discretized value.

【0015】こうして、上記第2演算部によって算出さ
れた結合強度の更新値が実際に出現する値の範囲内にお
いて上記所定の階調数に離散化され、少ない離散化誤差
で効率良く且つ高精度で離散化される。
In this way, the updated value of the coupling strength calculated by the second arithmetic unit is discretized into the predetermined number of gradations within the range of the value that actually appears, so that the discretization error is small and the efficiency is high and the precision is high. Discretized in.

【0016】第2の発明では、上記第1の発明と同様に
して、上記結合強度の更新値が算出される。そうする
と、結合強度設定部によって、上記第2演算部によって
算出されたある一つの神経細胞モデルに係る総ての結合
強度の更新値の最大値と最小値との間が上記所定の階調
数に離散化されるような離散化特性に基づいて、上記第
2演算部から入力された当該神経細胞モデルに係る結合
強度の更新値が離散化される。そして、得られた離散化
値で上記結合強度格納部に格納された上記結合強度の値
が更新される。
In the second invention, the updated value of the bond strength is calculated in the same manner as in the first invention. Then, the bond strength setting unit sets the predetermined number of gray levels between the maximum value and the minimum value of the update values of all the bond strengths calculated for the one nerve cell model by the second computing unit. Based on the discretized characteristics, the update value of the coupling strength related to the nerve cell model input from the second calculation unit is discretized. Then, the value of the bond strength stored in the bond strength storage unit is updated with the obtained discretized value.

【0017】こうして、上記第2演算部によって算出さ
れた各神経細胞モデルに係る結合強度の更新値が実際に
出現する値の範囲内で上記所定の階調数に離散化され、
より少ない離散化誤差で効率良く且つ高精度に離散化さ
れる。
In this way, the updated value of the coupling strength for each nerve cell model calculated by the second calculation unit is discretized into the predetermined number of gradations within the range of the value that actually appears,
Efficient and highly accurate discretization with less discretization error.

【0018】[0018]

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。尚、この発明は以下の実施例に限定されるも
ではない。
The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.

【0019】図1は、以下の各実施例における神経回路
装置を機能的に表したブロック図である。説明を簡単に
するために、図1における神経回路装置は複数の神経細
胞モデルが層状に配列された多層パーセプトロン型のネ
ットワークを形成し、その学習には誤差逆伝播法によっ
て行うものとする。
FIG. 1 is a block diagram functionally showing a neural circuit device in each of the following embodiments. In order to simplify the explanation, it is assumed that the neural circuit device in FIG. 1 forms a multi-layer perceptron type network in which a plurality of nerve cell models are arranged in layers, and learning is performed by the error back propagation method.

【0020】図1において、この神経回路装置は、通常
の評価時においては、入力部1から入力された評価デー
タに基づいて第1演算部2によって、層状を成す総ての
神経細胞モデルにおけるシナプス部11の演算およびニ
ューロン部12の演算を結合強度格納部7に格納された
結合強度Wji(j番目の神経細胞モデルに接続された神
経細胞モデルのうちのi番目の神経細胞モデルからの出
力値を上記j番目の神経細胞モデルに入力する際におけ
る結合強度)を用いて実施する。そして、最終段に属す
る神経細胞モデルのニューロン部12での演算結果を評
価結果として出力部3より出力する。
In FIG. 1, in the normal evaluation, this neural circuit device uses the first operation unit 2 based on the evaluation data input from the input unit 1 to generate synapses in all layered nerve cell models. The calculation of the part 11 and the calculation of the neuron part 12 is performed by the connection strength W ji stored in the connection strength storage 7 (the output from the i-th nerve cell model of the nerve cell models connected to the j-th nerve cell model). This is carried out by using the bond strength when the value is input to the j-th nerve cell model. Then, the calculation result in the neuron unit 12 of the nerve cell model belonging to the final stage is output from the output unit 3 as an evaluation result.

【0021】一方、学習時においては、入力部1から入
力された学習データに基づいて第1演算部2によって、
上記評価時と同様の演算を実施して上記演算結果を誤差
算出部4に出力する。また、入力部1から入力された教
師データが誤差算出部4に入力される。そうすると、上
記誤差算出部4において、上記演算結果と教師データと
の二乗誤差が算出され、第2演算部5に入力される。
On the other hand, at the time of learning, based on the learning data input from the input unit 1, the first calculation unit 2
The same calculation as that at the time of evaluation is performed and the calculation result is output to the error calculation unit 4. Further, the teacher data input from the input unit 1 is input to the error calculation unit 4. Then, the error calculation unit 4 calculates the squared error between the calculation result and the teacher data, and inputs the squared error to the second calculation unit 5.

【0022】上記第2演算部5は、誤差逆伝播則による
学習演算を実施して、入力された二乗誤差の値を極小化
するように(すなわち、実際の演算結果が教師データに
可能な限り近付くように)各結合強度Wjiの更新値を算
出する。こうして算出された結合強度Wjiの更新値(連
続値)は結合強度設定部6に入力され、この結合強度設
定部6において離散化される。そして、上記結合強度設
定部6によって離散化されて設定された結合強度Wji
よって結合強度格納部7の内容を更新する。
The second arithmetic unit 5 carries out a learning arithmetic operation based on the error backpropagation rule so as to minimize the value of the input squared error (that is, the actual arithmetic result is as much as possible in the teacher data). The updated value of each bond strength W ji is calculated (as it approaches). The updated value (continuous value) of the bond strength W ji thus calculated is input to the bond strength setting unit 6 and discretized in the bond strength setting unit 6. Then, the contents of the bond strength storage unit 7 are updated with the bond strength W ji which is discretized and set by the bond strength setting unit 6.

【0023】<第1実施例>図2は、本実施例における
上記結合強度設定部6おいて、上記多層パーセプトロン
型のネットワークを形成するj番目の神経細胞モデルの
シナプス部11における結合強度Wjiの更新値(以下、
単に結合強度Wjiと言う)を離散化して表す際の離散化
特性を示す。
<First Embodiment> FIG. 2 shows the connection strength W ji in the synapse portion 11 of the j-th nerve cell model forming the multilayer perceptron type network in the connection strength setting portion 6 in this embodiment. Update value of (below,
Discretization characteristics when discretizing and expressing the coupling strength W ji ) are shown.

【0024】図2おいて、上記結合強度Wjiは、神経細
胞モデルに因らない所定値“w"および“y"を用いて、
式(6)に従って離散化される。 Wji=nji・w+y(nji=0,1,2,…,M−1) …(6) 尚、図2における離散化階調数Mは“6"である。ま
た、所定値w(以下、離散化ステップと言う)および所定
値yの値は、j=1,2,…,Lおよびi=1,2,…,Nに
おける結合強度Wjiの最大値“maxjiji"および最小値
“minjiji"を用いて、式(7)および式(8)で表され
る。 w =(maxjiji−minjiji)/(M−1) …(7) y = minjiji …(8)
In FIG. 2, the binding strength W ji is calculated by using predetermined values "w" and "y" that are not dependent on the nerve cell model.
It is discretized according to equation (6). W ji = n ji · w + y (n ji = 0,1,2, ..., M-1) (6) The number M of discrete gradations in FIG. 2 is "6". Further, the value of the predetermined value w (hereinafter referred to as a discretization step) and the predetermined value y are the maximum value of the coupling strength W ji at j = 1, 2, ..., L and i = 1, 2 ,. Expressions (7) and (8) are expressed using "max ji W ji " and the minimum value "min ji W ji ". w = (max ji W ji −min ji W ji ) / (M−1) (7) y = min ji W ji (8)

【0025】すなわち、図2においては、j=1,2,
…,Lおよびi=1,2,…,Nにおける結合強度Wjiの最
小値“minjiji"と最大値“maxjiji"との間の領域を
M段階に離散化する。換言すれば、総ての神経細胞モデ
ルに与える総ての結合強度のうちの最大値と最小値との
差をM段階に離散化するのである。
That is, in FIG. 2, j = 1, 2,
, L and i = 1, 2, ..., N, the region between the minimum value “min ji W ji ” and the maximum value “max ji W ji ” of the coupling strength W ji is discretized into M stages. In other words, the difference between the maximum value and the minimum value of all the connection strengths given to all the nerve cell models is discretized into M stages.

【0026】図2に示すような結合強度Wjiの離散化特
性においては、離散化による誤差の最大値Eはw/2で
あるから式(9)のように表すことができる。 E = (maxjiji−minjiji)/2(M−1) …(9) その結果、上記式(5)で表される従来例における離散化
誤差よりも離散化誤差を小さくできるのである。
In the discretization characteristic of the coupling strength W ji as shown in FIG. 2, since the maximum value E of the error due to discretization is w / 2, it can be expressed as in equation (9). E = (max ji W ji −min ji W ji ) / 2 (M−1) (9) As a result, the discretization error can be made smaller than the discretization error in the conventional example represented by the above equation (5). Of.

【0027】また、図2に示す離散化特性によれば、j
=1,2,…,Lおよびi=1,2,…,Nにおける結合強度
jiの最大値“maxjiji"と最小値“minjiji"との差
の値が“maxjiji"より小さい場合であっても、実際に
表現できる結合強度Wjiの階調数は離散化階調数Mと同
じであるから実際に表現可能な結合強度Wjiの階調数が
減少することがない。したがって、結合強度Wjiを効率
良く離散化でき、結合強度Wjiを精度良く表すことがで
きる。図2の場合には、離散化階調数Mおよび表現され
る結合強度Wji(minjiji≦Wji≦maxjiji)の階調数
は共に“6"である。
According to the discretization characteristics shown in FIG. 2, j
, L and i = 1, 2, ..., N, the difference between the maximum value “max ji W ji ” and the minimum value “min ji W ji ” of the bond strength W ji is “max ji. Even if it is smaller than "W ji ", the number of gradations of the bond strength W ji that can be actually expressed is the same as the number of discrete gradations M, so the number of gradations of the bond strength W ji that can be actually expressed decreases. There is nothing to do. Therefore, the bond strength W ji can be efficiently discretized, and the bond strength W ji can be represented accurately. In the case of FIG. 2, the number of discretized gradations M and the number of gradations of the expressed coupling strength W ji (min ji W ji ≤W ji ≤max ji W ji ) are both "6".

【0028】このように、上記実施例においては、上記
第2演算部5によって算出された各結合強度Wjiの更新
値を結合強度設定部6によって離散化するに際して、j
=1,2,…,Lおよびi=1,2,…,Nにおける結合強度
jiの最大値maxjijiと最小値minjijiとの差の値を
(M−1)等分した値wを離散化ステップとする。したが
って、従来よりも離散化ステップwを小さくして、w/
2で表せる離散化誤差の最大値Eを小さくできる。さら
に、実際に表現できる結合強度Wjiの階調数は離散化階
調数Mと同じになり、効率良く離散化できる。その結
果、上記結合強度Wjiを精度良く表すことができるので
ある。
As described above, in the above embodiment, when the coupling strength setting unit 6 discretizes the updated value of each coupling strength W ji calculated by the second computing unit 5, j
, L, and i = 1, 2, ..., N, the difference between the maximum value max ji W ji and the minimum value min ji W ji of the bond strength W ji
(M-1) The equally divided value w is used as the discretization step. Therefore, the discretization step w is made smaller than in the conventional case, and w /
The maximum value E of the discretization error that can be represented by 2 can be reduced. Furthermore, the number of gray levels of the coupling strength W ji that can be actually expressed becomes the same as the number of discretized gray levels M, which allows efficient discretization. As a result, the bond strength W ji can be accurately represented.

【0029】<第2実施例>上記第1実施例において
は、上述のように、多層パーセプトロン型のネットワー
クにおける総ての神経細胞モデルに与える総ての結合強
度のうちの最大値と最小値との差をM段階に離散化して
いる。したがって、総ての神経細胞モデルに与える総て
の結合強度Wjiの値が所定の範囲内に均等に存在する場
合には非常に有効である。
<Second Embodiment> In the first embodiment, as described above, the maximum value and the minimum value of all the binding strengths given to all the nerve cell models in the multilayer perceptron type network are described. Is discretized into M stages. Therefore, it is very effective when all the binding strengths W ji given to all the nerve cell models are evenly present within a predetermined range.

【0030】ところが、ある一つの神経細胞モデルに係
る結合強度Wのみが極端に大きい場合には、他の殆どの
神経細胞モデルに係る結合強度Wjiを表現する際には図
2に示す離散化領域より狭い領域で十分なのである。し
たがって、このような場合には、上記殆どの神経細胞モ
デルに係る結合強度Wjiを表現する際における離散化効
率が非常に悪くなってしまう。
However, when only the coupling strength W relating to one nerve cell model is extremely large, the discretization shown in FIG. 2 is used when expressing the coupling strength W ji relating to most other nerve cell models. An area smaller than the area is sufficient. Therefore, in such a case, the discretization efficiency in expressing the coupling strength W ji related to most of the nerve cell models becomes very poor.

【0031】本実施例は、このようにある一つの神経細
胞モデルに係る結合強度Wのみが極端に大きい場合であ
っても効率良く離散化するために、夫々の神経細胞モデ
ル毎に離散化ステップを設定するのである。
In this embodiment, in order to efficiently discretize even when only the coupling strength W relating to one certain nerve cell model is extremely large, the discretization step is performed for each nerve cell model. Is set.

【0032】図3に各神経細胞モデル毎の結合強度W1i
〜WLiの離散化特性を示す。今、j番目の神経細胞モデ
ルについて考える。j番目の神経細胞モデルおける結合
強度Wjiは、各神経細胞モデル毎に決まる神経細胞モデ
ルに因らない所定値“wj"および“yj"を用いて、式
(10)に従って離散化される。 Wji=nji・wj+yj (nji=0,1,…,M−1) …(10) 尚、図3における離散化階調数Mは“6"である。ま
た、所定値wj(以下、離散化ステップと言う)およびyj
の値は、i=1,2,…,Nにおける結合強度Wjiの最
大値“maxji"および最小値“miniji"を用い
て、式(11)及び式(12)で表される。 wj=(maxiji−miniji)/(M−1) …(11) yj= miniji …(12)
FIG. 3 shows the coupling strength W 1i for each nerve cell model.
~ Shows the discretization characteristics of W Li . Now, consider the jth neuron model. The bond strength W ji in the j-th nerve cell model is calculated by using the predetermined values “w j ” and “y j ” not depending on the nerve cell model determined for each nerve cell model.
Discretized according to (10). W ji = n ji · w j + y j (n ji = 0,1, ..., M−1) (10) The number M of discrete gradations in FIG. 3 is “6”. Further, a predetermined value w j (hereinafter referred to as a discretization step) and y j
The value of is expressed by equations (11) and (12) using the maximum value “max i W ji ” and the minimum value “min i W ji ” of the binding strength W ji at i = 1, 2 ,. expressed. w j = (max i W ji −min i W ji ) / (M−1) (11) y j = min i W ji (12)

【0033】すなわち、図3においては、i=1,2,
…,Nにおける結合強度Wjiの最小値“miniji"と最大
値“maxiji"との間の領域をM段階に離散化する。換
言すれば、j番目の神経細胞モデルに与える総ての結合
強度Wjiのうちの最大値と最小値との差をM段階に離散
化するのである。
That is, in FIG. 3, i = 1, 2,
The area between the minimum value "min i W ji " and the maximum value "max i W ji " of the coupling strength W ji at N is discretized into M stages. In other words, the difference between the maximum value and the minimum value of all the connection strengths W ji given to the j-th nerve cell model is discretized into M stages.

【0034】図3に示すような結合強度Wjiの離散化特
性においては、離散化による誤差の最大値Ejはwj/2
であるから式(13)のように表すことができる。 Ej= (maxiji−miniji)/2(M−1) …(13) その結果、上記式(5)で表される従来例における離散化
誤差よりも離散化誤差を小さくできるのである。
In the discretization characteristics of the coupling strength W ji as shown in FIG. 3, the maximum error E j due to discretization is w j / 2.
Therefore, it can be expressed as in Expression (13). E j = (max i W ji −min i W ji ) / 2 (M−1) (13) As a result, the discretization error is smaller than the discretization error in the conventional example represented by the above equation (5). You can do it.

【0035】また、図3に示す離散化特性によれば、j
番目の神経細胞モデルに与える総ての結合強度Wjiの最
大値“maxiji"と最小値“miniji"との間の領域をM
段階に離散化する。したがって、図3(a),図3(b)およ
び図3(c)に示すように、夫々の神経細胞モデル間にお
ける結合強度の出現範囲に差があっても、各神経細胞モ
デル毎に結合強度範囲に応じて最適に離散化されるので
ある。その結果、上述のように、ある一つの神経細胞モ
デルに係る結合強度Wのみが極端に大きい場合であって
も、夫々の神経細胞モデル別に結合強度範囲に応じて最
適に離散化ステップが設定され、結合強度Wjiを効率良
く離散化できる。
Further, according to the discretization characteristics shown in FIG. 3, j
The region between the maximum value “max i W ji ” and the minimum value “min i W ji ” of all the binding strengths W ji given to the th neuron model is M.
Discretize into stages. Therefore, as shown in FIG. 3 (a), FIG. 3 (b), and FIG. 3 (c), even if there is a difference in the appearance range of the coupling strength between the nerve cell models, the coupling is performed for each nerve cell model. It is optimally discretized according to the intensity range. As a result, as described above, even when only the coupling strength W relating to a certain nerve cell model is extremely large, the discretization step is optimally set according to the coupling strength range for each nerve cell model. , The bond strength W ji can be efficiently discretized.

【0036】したがって、本実施例によれば、第1実施
例の場合よりも全体の離散化誤差を小さくできると共
に、離散化効率を更に向上できるのである。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the discretization error as a whole as compared with the case of the first embodiment and further improve the discretization efficiency.

【0037】上記各実施例においては、神経回路装置を
構成する各神経細胞モデルのネットワークは多層パーセ
プトロン型のネットワークであるとして説明している
が、この発明の神経回路装置における神経細胞モデルの
ネットワーク構造はこれに限定されるものではない。
In each of the above embodiments, the network of each nerve cell model constituting the nerve circuit device is described as a multi-layer perceptron type network, but the network structure of the nerve cell model in the nerve circuit device of the present invention is described. Is not limited to this.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上より明らかなように、第1の発明の
神経回路装置は、第1演算部による各神経細胞モデルの
演算結果に基づいて第2演算部によって算出された結合
強度の更新値を、結合強度設定部によって、上記第2演
算部で算出された総ての結合強度の更新値の最大値と最
小値との間が上記所定の階調数に離散化されるような離
散化特性に基づいて離散化するので、上記結合強度の更
新値の最小値より小さい領域は離散化領域から除外でき
る。その結果、離散化ステップを小さくでき、離散化階
調数を大きくすることなく結合強度の離散化誤差を小さ
くできる。
As is apparent from the above, the neural circuit device of the first invention is such that the updated value of the coupling strength calculated by the second arithmetic unit based on the arithmetic result of each nerve cell model by the first arithmetic unit. Discretization such that the bond strength setting unit discretizes between the maximum value and the minimum value of all the update values of the bond strength calculated by the second calculation unit to the predetermined number of gradations. Since the discretization is performed based on the characteristics, a region smaller than the minimum update value of the coupling strength can be excluded from the discretized region. As a result, the discretization step can be reduced, and the discretization error of the coupling strength can be reduced without increasing the number of discretization gradations.

【0039】さらに、上記第2演算部によって算出され
た結合強度の更新値を実際に出現する値の範囲内で上記
所定の階調数に離散化するので、結合強度を効率良く且
つ精度良く表すことができる。
Further, since the updated value of the bond strength calculated by the second arithmetic unit is discretized into the predetermined number of gradations within the range of the value that actually appears, the bond strength is efficiently and accurately represented. be able to.

【0040】また、第2の発明の神経回路装置は、第1
演算部による各神経細胞モデルの演算結果に基づいて第
2演算部によって算出された各神経細胞モデルに係る結
合強度の更新値を、結合強度設定部によって、上記第2
演算部で算出された当該神経細胞モデルに係る総ての結
合強度の更新値の最大値と最小値との間が上記所定の階
調数に離散化されるような離散化特性に基づいて離散化
するので、当該神経細胞モデルに係る総ての結合強度の
更新値の最小値より小さい領域は離散化領域から除外で
きる。その結果、各神経細胞モデルに係る結合強度の更
新値の出現範囲に応じて離散化ステップを各神経細胞モ
デル毎に設定でき、離散化階調数を大きくすることなく
結合強度の全体の離散化誤差を小さくできる。
The neural circuit device according to the second invention is the first invention.
The updated value of the bond strength for each nerve cell model calculated by the second calculator based on the calculation result of each nerve cell model by the calculator is calculated by the bond strength setting unit as the second value.
Discretized based on the discretization characteristic such that the maximum value and the minimum value of all the update values of the coupling strength related to the nerve cell model calculated by the arithmetic unit are discretized to the predetermined gradation number. Therefore, the region smaller than the minimum update value of all the bond strengths related to the nerve cell model can be excluded from the discretized region. As a result, the discretization step can be set for each nerve cell model according to the appearance range of the update value of the coupling strength related to each nerve cell model, and the entire discretization of the coupling strength can be performed without increasing the number of discrete gradations. The error can be reduced.

【0041】さらに、上記第2演算部によって算出され
た結合強度の更新値を各神経細胞モデル別における実際
に出現する値の範囲内で各神経細胞モデル毎に上記所定
の階調数に離散化するので、結合強度を更に効率良く且
つ更に精度良く表すことができる。
Further, the updated value of the bond strength calculated by the second computing unit is discretized into the predetermined number of gradations for each nerve cell model within the range of values that actually appear in each nerve cell model. Therefore, the bond strength can be expressed more efficiently and more accurately.

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

【図1】この発明の神経回路装置における機能ブロック
図である。
FIG. 1 is a functional block diagram of a neural circuit device according to the present invention.

【図2】図1に示す神経回路装置における結合強度設定
部で用いられる離散化特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing discretization characteristics used in a coupling strength setting unit in the neural circuit device shown in FIG.

【図3】図1に示す神経回路装置における結合強度設定
部で用いられる図2とは異なる離散化特性を示す図であ
る。
3 is a diagram showing a discretization characteristic different from that of FIG. 2 used in the coupling strength setting unit in the neural circuit device shown in FIG.

【図4】一般的な神経細胞モデルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a general nerve cell model.

【図5】従来の神経回路装置における結合強度の離散化
の際における離散化特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing discretization characteristics when discretizing coupling strength in a conventional neural circuit device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…入力部、 2…第1演算部、
4…誤差算出部、 5…第2演算部、
6…結合強度設定部、 7…結合強度格納
部、11…シナプス部、 12…ニュー
ロン部。
1 ... Input unit, 2 ... First arithmetic unit,
4 ... error calculation unit, 5 ... second calculation unit,
6 ... Coupling strength setting unit, 7 ... Coupling strength storing unit, 11 ... Synapse unit, 12 ... Neuron unit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ネットワークを形成する各神経細胞モデ
ルの演算を結合強度格納部に格納された結合強度の値を
用いて実施する第1演算部と、この第1演算部による演
算結果に基づいて上記結合強度の更新値を算出する第2
演算部と、この第2演算部によって算出された結合強度
の更新値を所定の階調数に離散化した値で上記結合強度
格納部に格納された上記結合強度の値を更新する結合強
度設定部を有する神経回路装置において、 上記結合強度設定部は、上記第2演算部によって算出さ
れた総ての結合強度の更新値の最大値と最小値との間が
上記所定の階調数に離散化されるような離散化特性に基
づいて、入力された結合強度の更新値を離散化すること
を特徴とする神経回路装置。
1. A first arithmetic unit for performing an arithmetic operation of each nerve cell model forming a network by using a value of a bond strength stored in a bond strength storage unit, and based on a calculation result by the first arithmetic unit. Second for calculating the updated value of the bond strength
An operation unit and a bond strength setting for updating the value of the bond strength stored in the bond strength storage unit with a value obtained by discretizing the update value of the bond strength calculated by the second operation unit into a predetermined gradation number. In the neural circuit device having a section, the coupling strength setting unit separates the maximum value and the minimum value of all the update values of the coupling strength calculated by the second computing unit into the predetermined gradation number. A neural circuit device characterized by discretizing the input update value of the coupling strength based on the discretized characteristic.
【請求項2】 ネットワークを形成する各神経細胞モデ
ルの演算を結合強度格納部に格納された結合強度の値を
用いて実施する第1演算部と、この第1演算部による演
算結果に基づいて上記結合強度の更新値を算出する第2
演算部と、この第2演算部によって算出された結合強度
の更新値を所定の階調数に離散化した値で上記結合強度
格納部に格納された上記結合強度の値を更新する結合強
度設定部を有する神経回路装置において、 上記結合強度設定部は、上記第2演算部によって算出さ
れたある一つの神経細胞モデルに係る総ての結合強度の
更新値の最大値と最小値との間が上記所定の階調数に離
散化されるような離散化特性に基づいて、入力された当
該神経細胞モデルに係る結合強度の更新値を離散化する
ことを特徴とする神経回路装置。
2. A first arithmetic unit for executing an arithmetic operation of each nerve cell model forming a network using the value of the bond strength stored in the bond strength storage unit, and based on the calculation result by the first arithmetic unit. Second for calculating the updated value of the bond strength
An operation unit and a bond strength setting for updating the value of the bond strength stored in the bond strength storage unit with a value obtained by discretizing the update value of the bond strength calculated by the second operation unit into a predetermined gradation number. In the neural circuit device having a section, the connection strength setting unit determines that the maximum value and the minimum value of the update values of all the connection strengths related to one certain nerve cell model calculated by the second calculation unit are A neural circuit device characterized by discretizing an input update value of the coupling strength relating to the nerve cell model on the basis of a discretization characteristic that is discretized into a predetermined number of gradations.
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