JPH0721140A - Time space pattern classifying device - Google Patents

Time space pattern classifying device

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JPH0721140A
JPH0721140A JP5166667A JP16666793A JPH0721140A JP H0721140 A JPH0721140 A JP H0721140A JP 5166667 A JP5166667 A JP 5166667A JP 16666793 A JP16666793 A JP 16666793A JP H0721140 A JPH0721140 A JP H0721140A
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nerve cell
cell pseudo
pseudo
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firing
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Takehisa Tanaka
武久 田中
邦夫 ▲吉▼田
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Abstract

PURPOSE:To provide the classifying device of simple constitution which follows up vibration in external input while suppressing time astableness as to a classifying device for multidimensional time space patterns which are successive with time like a speech signal and an image signal. CONSTITUTION:A pseudo neural cell element 1 fires when the weighted sum of external inputs from external signal input means 2 exceeds a threshold value. When plural pseudo neural cell elements 1 fire, a pseudo neural cell element 4 fires to suppress the pseudo neural cell elements 1 so that the pseudo neural cell elements 1 do not fire. Therefore, only the pseudo neural cell element 1 which obtains the maximum weighted sum of external inputs stably fires following the external inputs. Pseudo neural cell elements 3 corresponding to classification categories fire only when the pseudo neural cell element 1 coupled by a signal transmitting means 6 stably fires, so plural elements do not fire at the same time.

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、音声信号や画像信号な
どの時間的に連続で空間的に多次元の情報をいくつかの
カテゴリに分類する時空間パターン分類装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spatiotemporal pattern classifying apparatus for classifying temporally continuous and spatially multidimensional information such as voice signals and image signals into several categories.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば時空間パターン分類の一つである
音声認識においてはフーリエ変換などの前処理を施され
た音声信号は時間的に連続な多次元の関数として表すこ
とができる。この音声信号には音韻などに対応する区切
りは与えられておらず、パターンをリアルタイムに直接
音韻に分類することは困難であった。そのため従来は、
いったん音声信号を記憶しその一部分を時間を含まない
空間パターンとして切取り、それを時間を直接扱えない
分類手法で分類する方法が主であった。
2. Description of the Related Art For example, in speech recognition, which is one of spatiotemporal pattern classification, a speech signal subjected to preprocessing such as Fourier transform can be represented as a temporally continuous multidimensional function. No division corresponding to phoneme is given to this voice signal, and it is difficult to directly classify the pattern into phonemes in real time. Therefore, conventionally,
The main method was to memorize a voice signal, cut out a part of it as a spatial pattern that does not include time, and classify it with a classification method that cannot handle time directly.

【0003】また、近年このような時空間パターンを分
類するために神経疑似回路またはニューラルネットワー
クを用いることが提案されている。例えば、ワイベルら
は過去一定時間の前処理された音声信号をまとめてニュ
ーラルネットワークのモデルの一つである多層パーセプ
トロンに入力することにより、音声信号の音韻への分類
を行うモデルを提案している。それは「アイ・イー・イ
ー・イー・トランザクションズ・オン・アコースティッ
クス・スピーチ・アンド・シグナル・プロセッシング3
7」(1989)第328頁から第339頁(IEEE TRA
NSACTIONS ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESS
ING, Vol.37 (1989) P.328-339) に記載されている。こ
のモデルも従来の音声認識手法と同様に、時空間パター
ンをメモリを介して空間パターンに変換した後に、時間
を直接扱えないニューラルネットワークモデルで分類し
ている。
In recent years, it has been proposed to use a neural pseudo circuit or neural network to classify such spatiotemporal patterns. For example, Weibel et al. Have proposed a model for classifying speech signals into phonemes by inputting them into a multilayer perceptron, which is one of the neural network models, by collecting the preprocessed speech signals for a certain period of time in the past. . It's "I-E-E-Transactions on Acoustics Speech and Signal Processing 3"
7 "(1989) pp. 328-339 (IEEE TRA
NSACTIONS ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESS
ING, Vol.37 (1989) P.328-339). Similar to the conventional speech recognition method, this model is also classified by the neural network model that cannot directly handle time after converting the spatiotemporal pattern into the spatial pattern via the memory.

【0004】一方、時間を直接扱うことのできる競合系
のニューラルネットワークを用いたものとして甘利らは
連続時間連続情報型の神経細胞疑似素子を用いたモデル
を提案し、それは例えば「神経回路網の数理」(甘利
著、産業図書、1978年)の第205頁から第214
頁に記載されている。このモデルについて図面を参照し
ながら説明する。
On the other hand, Amari et al. Proposed a model using a neural cell pseudo element of continuous time continuous information type as one using a competitive neural network capable of directly handling time. Mathematical "(Amari, Sangyo Tosho, 1978), pages 205 to 214.
Page. This model will be described with reference to the drawings.

【0005】図6は甘利らによって提案された連続時間
連続情報型の神経細胞疑似素子を用いた従来のモデルの
構成図である。図6において81は抑制性神経細胞疑似
素子、82は興奮性神経細胞疑似素子、83は興奮性神
経細胞疑似素子82から抑制性神経細胞疑似素子81へ
の信号伝達手段、84は抑制性神経細胞疑似素子81か
ら興奮性神経細胞疑似素子82への信号伝達手段、85
は興奮性神経細胞疑似素子の帰還信号伝達手段、86は
興奮性神経細胞疑似素子への外部信号入力手段、87は
抑制性神経細胞疑似素子への外部信号入力手段、88は
興奮性神経細胞疑似素子の出力信号を外部に出力する出
力手段である。なおここで各信号伝達手段83、84お
よび85は、神経細胞疑似素子を結合する軸索疑似手段
であり、重みが付随している。本モデルにおいて各興奮
性神経細胞疑似素子82の内部状態uiは次の(数1)
にしたがって変化する。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional model using a continuous time continuous information type nerve cell pseudo element proposed by Amari et al. In FIG. 6, 81 is an inhibitory nerve cell pseudo element, 82 is an excitatory nerve cell pseudo element, 83 is a signal transmission means from the excitable nerve cell pseudo element 82 to the inhibitory nerve cell pseudo element 81, and 84 is an inhibitory nerve cell. Signal transmission means from the pseudo element 81 to the excitatory nerve cell pseudo element 82, 85
Is a feedback signal transmission means of the excitatory nerve cell pseudo element, 86 is an external signal input means to the excitatory nerve cell pseudo element, 87 is an external signal input means to the inhibitory nerve cell pseudo element, and 88 is an excitatory nerve cell pseudo. The output means outputs the output signal of the element to the outside. Here, each of the signal transmitting means 83, 84 and 85 is an axon simulating means for connecting a nerve cell simulating element and is accompanied by a weight. In this model, the internal state u i of each excitatory nerve cell pseudo element 82 is as follows (Equation 1)
It changes according to.

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】ここで、tは時間、w1 は信号伝達手段8
5に付随する正の重み、f(x)はxが0または正のときに
1となりxが負のときに0となる関数、w2 は信号伝達
手段84に付随する重み、g(x)はxが正のときはxとな
りxが負のときは0となる関数、vは抑制性神経細胞疑
似素子81の内部状態、h1は閾値、siは外部信号入力
手段86により伝達される外部入力信号である。なお、
f(ui)が各出力手段88を介してそれぞれ外部に出力さ
れる各興奮性神経細胞疑似素82の各出力値となる。ま
た、抑制性神経細胞疑似素子81の内部状態vは次の
(数2)にしたがって変化する。
Here, t is time, and w1 is signal transmitting means 8
5 is a positive weight, f (x) is a function that is 1 when x is 0 or positive, and is 0 when x is negative, w 2 is a weight associated with the signal transmitting means 84, and g (x) Is a function that becomes x when x is positive and becomes 0 when x is negative, v is the internal state of the inhibitory neuron pseudo element 81, h 1 is a threshold value, and s i is transmitted by the external signal input means 86. It is an external input signal. In addition,
f (u i ) becomes each output value of each excitatory nerve cell pseudo-element 82 output to the outside via each output means 88. The internal state v of the inhibitory nerve cell pseudo element 81 changes according to the following (Equation 2).

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】ここでτは時定数、nは興奮性神経細胞疑
似素子の数、h2は閾値、s0は外部信号入力手段87に
よる外部入力信号である。なお、g(v)が抑制性神経
細胞疑似素子の出力値となる。
Here, τ is a time constant, n is the number of excitatory nerve cell pseudo elements, h 2 is a threshold value, and s 0 is an external input signal from the external signal input means 87. Note that g (v) is the output value of the inhibitory nerve cell pseudo device.

【0010】次に甘利らのモデルの動作を説明する。以
下、神経細胞疑似素子が発火しているとはその神経細胞
疑似素子が正の出力値を出力している状態をいう。最初
に、s0が0で全ての神経細胞疑似素子が発火していな
い状態を考える。この時、h1を越える外部入力siを受
け取っている興奮性神経細胞疑似素子82は発火しよう
とする。そして少なくとも一個の興奮性神経細胞疑似素
子82が発火するとその出力を受けた抑制性神経細胞疑
似素子81が発火する。もしもh1以上の外部入力を受
け取っている興奮性神経細胞疑似素子82が一個のみな
らば、その興奮性神経細胞疑似素子は安定して発火し続
けるが、複数個の興奮性神経細胞疑似素子82が発火し
た場合は、抑制性神経細胞疑似素子81が強く発火する
ため、各興奮性神経細胞疑似素子82は信号伝達手段8
4を介して強く抑制される。そしてこの抑制性神経細胞
疑似素子81による抑制と興奮性神経細胞疑似素子82
の発火のサイクルをくり返すうちに、最大の外部入力s
iを受け取っている興奮性神経細胞疑似素子82のみが
最終的に発火し、残りの興奮性神経細胞疑似素子82は
発火できなくなった状態で本モデルは安定となる。
Next, the operation of Amari et al. Will be described. Hereinafter, the firing of the nerve cell pseudo element means a state in which the nerve cell pseudo element outputs a positive output value. First, consider a state in which s 0 is 0 and all nerve cell pseudo elements are not fired. At this time, the excitatory nerve cell pseudo device 82 receiving the external input s i exceeding h 1 tries to fire. When at least one excitatory nerve cell pseudo element 82 fires, the inhibitory nerve cell pseudo element 81 that receives the output fires. If there is only one excitatory nerve cell pseudo-element 82 that receives an external input of h 1 or more, the excitable nerve cell pseudo-element 82 continues to fire stably, but a plurality of excitable nerve cell pseudo-elements 82 When is fired, the inhibitory nerve cell pseudo-element 81 strongly fires, so that each excitatory nerve cell pseudo-element 82 transmits the signal transmission means 8
4 is strongly suppressed. The inhibition by the inhibitory nerve cell pseudo element 81 and the excitatory nerve cell pseudo element 82
The maximum external input s while repeating the firing cycle of
Only the excitatory nerve cell pseudo element 82 that has received i finally fires, and the remaining excitatory nerve cell pseudo element 82 cannot fire, and this model becomes stable.

【0011】そしていったん一つの興奮性神経細胞疑似
素子82が安定して発火するようになると、外部入力s
iが変化して発火している興奮性神経細胞疑似素子に対
する外部入力si が最大でなくなってもその興奮性神経
細胞疑似素子82は発火し続ける。この興奮性神経細胞
疑似素子82の発火を止め全神経細胞疑似素子の状態を
リセットするためには、正または負のリセット信号s0
を外部信号入力手段87を介して与えたり、発火してい
ない興奮性神経細胞疑似素子82に強い外部入力si
与えるなどの明示的な処置が必要である。
Then, once one excitatory neuron pseudo element 82 comes to fire stably, an external input s
Even if the external input s i to the excitatory nerve cell pseudo element that is changing and firing is not maximum, the excitatory nerve cell pseudo element 82 continues to fire. In order to stop the firing of the excitatory nerve cell pseudo element 82 and reset the state of all nerve cell pseudo elements, a positive or negative reset signal s 0
Is required via the external signal input means 87, or a strong external input s i is given to the excitatory nerve cell pseudo element 82 which has not fired.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、時空間パター
ンの一部分をいったん記憶し時間を含まない空間パター
ンとして切り取る手法では、パターンを記憶する大きな
メモリが必要な上に、必要十分な空間パターンの大きさ
を決定するという作業が必要であった。また、時空間パ
ターンを区切る手段、それを記憶する手段、そして記憶
された空間パターンを分類する手段が別々に必要であ
り、装置が複雑になりがちであった。
However, in the method of temporarily storing a part of the spatiotemporal pattern and cutting it out as a spatial pattern that does not include time, a large memory for storing the pattern is required, and the necessary and sufficient size of the spatial pattern is large. It was necessary to determine the level. Also, a device for dividing the spatiotemporal pattern, a device for storing the spatiotemporal pattern, and a device for classifying the stored spatial patterns are required separately, and the device tends to be complicated.

【0013】一方、甘利らの提案した競合系のニューラ
ルネットワークモデルは、発火している興奮性神経細胞
疑似素子の交代、つまりネットワークのリセットのため
には特別の処置が必要であり、刻々と変化する外部入力
に追随することは困難であった。外部入力への追随を実
現する一手法として、定期的にリセット信号を入力する
方法も考えられるが、この場合はリセット信号の入力時
点での雑音の影響を受けやすく、また、発火する興奮性
神経細胞疑似素子が交代するカテゴリの境界付近では、
発火する興奮性神経細胞疑似素子が頻繁に入れ代わると
いう時間的に不安定な動作をしがちであった。
On the other hand, the competing neural network model proposed by Amari et al. Requires special treatment for alternation of firing excitatory nerve cell pseudo-elements, that is, resetting of the network, and changes every moment. It was difficult to follow the external input. A method of inputting a reset signal periodically may be considered as a method of realizing tracking of an external input, but in this case, it is easily affected by noise at the time of inputting the reset signal, and the excitatory nerve that fires. In the vicinity of the boundaries of the categories where the cell pseudo elements alternate,
They tended to be unstable in time, in which the stimulating excitatory nerve cell pseudo element was frequently replaced.

【0014】本発明は上記従来の課題を解決しようとす
るもので、分類結果の時間的な不安定性を抑えつつ外部
入力の変化に追随する簡易な時空間パターン分類装置を
提供することを目的としている。
The present invention is intended to solve the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide a simple spatiotemporal pattern classification device that follows changes in external inputs while suppressing temporal instability of classification results. There is.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の時空間パターン分類装置は第1に、分類すべ
きデータが入力され内部状態を示す値が閾値を越えると
発火する第1の神経細胞疑似素子と、上記第1の神経細
胞疑似素子が複数個発火している場合にその発火を抑制
する第2の神経細胞疑似素子と、上記各第1の神経細胞
疑似素子と信号伝達手段により結合され、上記各第1の
神経細胞疑似素子のうちの信号伝達手段により結合され
たものが一定時間以上続けて発火している場合に発火す
ることで分類結果を表わす複数個の第3の神経細胞疑似
素子とを備えた構成を有している。
In order to achieve this object, the spatiotemporal pattern classification device of the present invention firstly fires when data to be classified is input and the value indicating the internal state exceeds a threshold value. And a second nerve cell pseudo-element for suppressing the firing of a plurality of the first nerve cell pseudo-elements when a plurality of the first nerve cell pseudo-elements are firing, and each of the first nerve cell pseudo-elements and the signal transmission A plurality of third neuron elements that are combined by the means and that are connected by the signal transmitting means among the first nerve cell pseudo-elements are continuously fired for a certain period of time or more to indicate the classification result. And a nerve cell pseudo element of the above.

【0016】本発明の時空間パターン分類装置は第2
に、上記第1の構成に加え、発火している第3の神経細
胞疑似素子と信号伝達手段により結合されている第1の
神経細胞疑似素子に対して発火を促進する信号を伝達す
る手段を備えた構成を有している。
The spatiotemporal pattern classification device of the present invention is the second
In addition to the above-mentioned first configuration, means for transmitting a signal for promoting firing to the first nerve cell pseudo-element connected to the firing third nerve cell pseudo-element by the signal transmitting means is provided. It has a configuration provided.

【0017】[0017]

【作用】上記第1の構成により本発明の時空間パターン
分類装置は、第2の神経細胞疑似素子は第1の神経細胞
疑似素子が複数個以上発火している場合に第1の神経細
胞疑似素子を抑制しその結果として第1の神経細胞疑似
素子が同時に複数個発火する時間が短くなるように出力
信号を出力し、かつ各第3の神経細胞疑似素子は各々が
入力信号を受け取る各第1の神経細胞疑似素子が一定時
間以上安定して発火しないと発火しないように動作する
ために、第3の神経細胞疑似素子は同時に複数個発火で
きない。したがって、本発明の時空間パターン分類装置
により、分類結果の時間的な不安定性を抑えつつ外部入
力の変化に追随する時空間パターンの分類を簡易に実現
することができる。
According to the spatiotemporal pattern classifying apparatus of the present invention having the above-mentioned first configuration, the second nerve cell pseudo-element is the first nerve cell pseudo-element when the first nerve cell pseudo-elements are fired more than once. Each of the third nerve cell pseudo-elements receives an input signal and outputs a signal so that a time period in which a plurality of the first nerve cell pseudo-elements simultaneously fires a plurality of times is suppressed. Since the first nerve cell pseudo element operates so as not to fire unless it is stably fired for a certain time or more, a plurality of third nerve cell pseudo elements cannot fire at the same time. Therefore, the spatiotemporal pattern classification device of the present invention can easily realize the classification of spatiotemporal patterns that follows changes in external input while suppressing temporal instability of classification results.

【0018】さらに、本発明の時空間パターン分類装置
は上記第2の構成により、上記第1の作用に加え、第3
の神経細胞疑似素子が発火している場合にはその出力信
号を受け取る第1の神経細胞疑似素子がより発火しやす
くなるために、上記第1の神経細胞疑似素子と上記第3
の神経細胞疑似素子はヒステリシスを持つようになり、
上記第3の神経細胞疑似素子の発火の交代が起きにくく
なる。したがって、本発明の時空間パターン分類装置に
より、分類結果の時間的な不安定性を抑えつつ外部入力
の変化に追随する時空間パターンの分類を簡易に実現す
ることができる。
Furthermore, the spatiotemporal pattern classification device of the present invention has the above-mentioned second structure and, in addition to the above-mentioned first operation, the third structure.
When the nerve cell pseudo-element of the above is firing, the first nerve cell pseudo-element receiving the output signal thereof is more likely to fire, so that the first nerve cell pseudo-element and the third nerve cell pseudo-element
The neuron pseudo element of has a hysteresis,
The alternation of firing of the third nerve cell pseudo element becomes difficult to occur. Therefore, the spatiotemporal pattern classification device of the present invention can easily realize the classification of spatiotemporal patterns that follows changes in external input while suppressing temporal instability of classification results.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の第1の実
施例について説明する。図1は本発明の第1の実施例に
おける時空間パターン分類装置の構成図である。図1に
おいて、1は第1の神経細胞疑似素子、2は第1の神経
細胞疑似素子1に分類を行うデータ(本実施例では2次
元のデータ)を入力する外部信号入力手段、3は第3の
神経細胞疑似素子、4は第2の神経細胞疑似素子、5は
第1の神経細胞疑似素子1の出力信号を第2の神経細胞
疑似素子4に入力するための信号伝達手段、6は第1の
神経細胞疑似素子1の出力信号を第3の神経細胞疑似素
子3に入力するための信号伝達手段、7は第2の神経細
胞疑似素子4の出力信号を第1の神経細胞疑似素子1に
入力するための信号伝達手段、8は第3の神経細胞疑似
素子3の出力信号を外部に出力するための信号伝達手段
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a spatiotemporal pattern classification device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a first nerve cell pseudo element, 2 is an external signal input means for inputting data (two-dimensional data in this embodiment) for classifying the first nerve cell pseudo element 1, and 3 is a third Reference numeral 3 is a nerve cell pseudo element, 4 is a second nerve cell pseudo element, 5 is a signal transmitting means for inputting the output signal of the first nerve cell pseudo element 1 to the second nerve cell pseudo element 4, and 6 is Signal transmitting means for inputting the output signal of the first nerve cell pseudo-element 1 to the third nerve cell pseudo-element 3, 7 denotes the output signal of the second nerve cell pseudo-element 4 as the first nerve cell pseudo-element 1 is a signal transmitting means for inputting the signal to 1, and 8 is a signal transmitting means for outputting the output signal of the third nerve cell pseudo element 3 to the outside.

【0020】図2は本発明の第1の実施例における神経
細胞疑似素子の構成図であり、前述の第1の神経細胞疑
似素子1、第3の神経細胞疑似素子3、第2の神経細胞
疑似素子4の処理の流れを示している。図2において、
21は複数の入力の重み付き和を計算する入力加算部、
22は入力加算部21の計算結果と現在の内部状態から
新しい内部状態を計算し内部状態を更新する内部状態計
算部、23は内部状態計算部22の計算結果である新し
い内部状態から神経細胞疑似素子の出力を計算する出力
計算部、24は神経細胞疑似素子の外部から複数の信号
を入力するための信号伝達手段、25は入力加算部21
の計算結果を内部状態計算部22に入力するための信号
伝達手段、26は内部状態計算部22の計算結果である
新しい内部状態を出力計算部23に入力するための信号
伝達手段、27は出力計算部23の計算結果である神経
細胞疑似素子の出力を外部に出力する信号伝達手段であ
る。
FIG. 2 is a block diagram of a nerve cell pseudo device according to the first embodiment of the present invention, in which the above-mentioned first nerve cell pseudo device 1, third nerve cell pseudo device 3, and second nerve cell are used. The process flow of the pseudo element 4 is shown. In FIG.
21 is an input adder that calculates a weighted sum of a plurality of inputs,
22 is an internal state calculation unit that calculates a new internal state from the calculation result of the input addition unit 21 and the current internal state and updates the internal state; 23 is a calculation result of the internal state calculation unit 22; An output calculation unit for calculating the output of the device, 24 is a signal transmission means for inputting a plurality of signals from the outside of the nerve cell pseudo device, and 25 is an input addition unit 21.
The signal transmission means for inputting the calculation result of the above into the internal state calculation part 22, 26 is the signal transmission means for inputting the new internal state which is the calculation result of the internal state calculation part 22 into the output calculation part 23, and 27 is the output It is a signal transmission means for outputting the output of the nerve cell pseudo element, which is the calculation result of the calculation unit 23, to the outside.

【0021】以下図1および図2を参照しながら本発明
の第1の実施例における第1の神経細胞疑似素子1の動
作を説明する。第1の神経細胞疑似素子1の場合、信号
伝達手段24に相当するものは外部信号入力手段2と信
号伝達手段7である。本実施例では、この第1の神経細
胞疑似素子1の入力加算部21で行われる演算は次の
(数3)に従う。
The operation of the first nerve cell pseudo device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. In the case of the first nerve cell pseudo element 1, the signal transmission means 24 correspond to the external signal input means 2 and the signal transmission means 7. In the present embodiment, the calculation performed by the input adder unit 21 of the first nerve cell pseudo device 1 follows the following (Equation 3).

【0022】[0022]

【数3】 [Equation 3]

【0023】(数3)において、Nは外部信号入力手段
2で入力されるデータの次元で、本実施例ではNは2で
ある。Wijは各外部信号に乗ずる正または負の重み、I
j は外部信号、winh は信号伝達手段7を通じて入力さ
れる第2の神経細胞疑似素子4の出力に乗ずる正の重
み、Yは第2の神経細胞疑似素子4の出力、Mは第1の
神経細胞疑似素子1の数で本実施例ではMは4である。
(数3)にしたがって入力加算部21で計算された値は
信号伝達手段25によって内部状態計算部22に伝達さ
れる。そして内部状態計算部22では次の(数4)の微
分方程式にしたがって、第1の神経細胞疑似素子1の内
部状態を計算する。
In (Equation 3), N is the dimension of the data input by the external signal input means 2, and N is 2 in this embodiment. W ij is a positive or negative weight by which each external signal is multiplied, I
j is an external signal, winh is a positive weight by which the output of the second neural cell pseudo element 4 input through the signal transmission means 7 is multiplied, Y is the output of the second neural cell pseudo element 4, and M is the first In the present embodiment, M is 4 in terms of the number of nerve cell pseudo elements 1.
The value calculated by the input addition section 21 according to (Equation 3) is transmitted to the internal state calculation section 22 by the signal transmission means 25. Then, the internal state calculation unit 22 calculates the internal state of the first neural cell pseudo device 1 according to the following differential equation (Equation 4).

【0024】[0024]

【数4】 [Equation 4]

【0025】(数4)においてτ1は時定数、xiはi番
目の第1の神経細胞疑似素子1の内部状態、h3 は閾値
である。また、右辺の第2項および第3項は入力加算部
21で(数3)にしたがって計算された結果である。
(数4)にしたがって内部状態計算部22で計算された
内部状態の重みは信号伝達手段26により、出力計算部
23に伝達される。出力計算部23では次の(数5)に
したがって、第1の神経細胞疑似素子1の出力を計算す
る。
In (Equation 4), τ 1 is a time constant, x i is an internal state of the i-th first nerve cell pseudo element 1, and h 3 is a threshold value. The second and third terms on the right side are the results calculated by the input addition unit 21 according to (Equation 3).
The weight of the internal state calculated by the internal state calculation unit 22 according to (Equation 4) is transmitted to the output calculation unit 23 by the signal transmission unit 26. The output calculator 23 calculates the output of the first nerve cell pseudo device 1 according to the following (Equation 5).

【0026】[0026]

【数5】 [Equation 5]

【0027】(数5)においてXi がi番目の第1の神
経細胞疑似素子1の出力となる。つまり、出力計算部2
3では内部状態が0または正のときに1を出力とし、内
部状態が負のときに0を出力とする。
In (Equation 5), X i is the output of the i-th first neural cell pseudo device 1. That is, the output calculation unit 2
In No. 3, 1 is output when the internal state is 0 or positive, and 0 is output when the internal state is negative.

【0028】以上のように第1の神経細胞疑似素子1を
構成することにより、第1の神経細胞疑似素子1は次の
ように動作する。まず、(数3)で計算される入力加算
部21の出力が(数4)の閾値h3 以下の場合は、第1
の神経細胞疑似素子1がその時に発火中つまり出力が1
でも、時定数τ1 で決まる時間が経つと発火をやめる。
次に、(数3)で計算される入力加算部21の出力が
(数4)の閾値h3 を越える場合について考える。この
時は内部状態は正に向かうため、第1の神経細胞疑似素
子1はその時に発火していなくとも、時定数τ1 で決ま
る時間が経つと発火を始める。
By configuring the first nerve cell pseudo device 1 as described above, the first nerve cell pseudo device 1 operates as follows. First, when the output of the input addition unit 21 calculated by (Equation 3) is less than or equal to the threshold value h 3 of (Equation 4), the first
The nerve cell pseudo element 1 of is firing at that time, that is, the output is 1
However, it will stop firing after the time determined by the time constant τ 1 .
Next, consider a case where the output of the input adder 21 calculated by (Equation 3) exceeds the threshold value h 3 of (Equation 4). At this time, since the internal state is positive, the first nerve cell pseudo device 1 starts firing after a time determined by the time constant τ 1 even if it does not fire at that time.

【0029】次に、図1および図2を参照しながら本発
明の第1の実施例における第2の神経細胞疑似素子4の
動作を説明する。第2の神経細胞疑似素子4の場合、信
号伝達手段24に相当するものは信号伝達手段5であ
る。本実施例では、この第2の神経細胞疑似素子4の入
力加算部21で行われる演算は次の(数6)に従う。
Next, the operation of the second neural cell pseudo device 4 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the case of the second nerve cell pseudo element 4, the signal transmitting means 5 corresponds to the signal transmitting means 24. In the present embodiment, the calculation performed by the input adder unit 21 of the second neural cell pseudo element 4 follows (Equation 6) below.

【0030】[0030]

【数6】 [Equation 6]

【0031】(数6)においてwexc は信号伝達手段5
により入力された第1の神経細胞疑似素子1の各出力に
乗ずる正の重みである。(数6)にしたがって入力加算
部21で計算された値は信号伝達手段25によって内部
状態計算部22に伝達される。そして内部状態計算部2
2では次の(数7)の微分方程式にしたがって、第2の
神経細胞疑似素子4の内部状態を計算する。
In ( Equation 6), w exc is the signal transmission means 5
Is a positive weight to be multiplied to each output of the first nerve cell pseudo device 1 input by. The value calculated by the input addition section 21 according to (Equation 6) is transmitted to the internal state calculation section 22 by the signal transmission means 25. And the internal state calculation unit 2
In 2, the internal state of the second neural cell pseudo element 4 is calculated according to the following differential equation (Equation 7).

【0032】[0032]

【数7】 [Equation 7]

【0033】(数7)においてτ2 は時定数、yは内部
状態、h4 は閾値である。また、右辺の第2項は入力加
算部21で(数6)にしたがって計算された結果であ
る。なお、閾値h4 は、どの第1の神経細胞疑似素子1
も発火していないか1個の第1の神経細胞疑似素子1の
みが発火している場合の入力加算部21の出力よりも大
きく、2個以上の第1の神経細胞疑似素子1が発火して
いる場合の入力加算部21の出力よりも小さく設定す
る。(数7)にしたがって内部状態計算部22で計算さ
れた内部状態は信号伝達手段26により、出力計算部2
3に伝達される。
In (Equation 7), τ 2 is a time constant, y is an internal state, and h 4 is a threshold value. The second term on the right side is the result calculated by the input addition unit 21 according to (Equation 6). It should be noted that the threshold value h 4 depends on which first nerve cell pseudo element 1
Is larger than the output of the input adder 21 in the case where only one first nerve cell pseudo element 1 is fired or two or more first nerve cell pseudo elements 1 are fired. The output is set to be smaller than the output of the input addition unit 21 in the case. The internal state calculated by the internal state calculation unit 22 according to (Equation 7) is output by the signal transmission unit 26 to the output calculation unit 2
3 is transmitted.

【0034】出力計算部23では次の(数8)にしたが
って、第2の神経細胞疑似素子4の出力を計算する。
The output calculator 23 calculates the output of the second neural cell pseudo device 4 according to the following (Equation 8).

【0035】[0035]

【数8】 [Equation 8]

【0036】(数8)においてYが第2の神経細胞疑似
素子4の出力となる。つまり出力計算部23では内部状
態yが0または正のときはyを出力とし、内部状態yが
負のときは0を出力とする。以上のように第2の神経細
胞疑似素子4を構成することにより、第2の神経細胞疑
似素子4は次のように動作する。
In the equation (8), Y is the output of the second neural cell pseudo device 4. That is, the output calculation unit 23 outputs y when the internal state y is 0 or positive, and outputs 0 when the internal state y is negative. By configuring the second nerve cell pseudo device 4 as described above, the second nerve cell pseudo device 4 operates as follows.

【0037】まず(数6)において計算された入力加算
部21の出力が(数7)の閾値h4以下の場合は、第2
の神経細胞疑似素子4がその時に発火中でも時定数τ2
で決まる時間が経つと発火をやめる。(数6)において
計算された入力加算部21の出力が(数7)の閾値h4
を越える場合は、内部状態yは正に向かうため、第2の
神経細胞疑似素子4はその時に発火していなくとも、時
定数τ2 で決まる時間が経つと発火を始める。
First, when the output of the input adder 21 calculated in (Equation 6) is less than or equal to the threshold value h 4 in (Equation 7), the second
Time constant τ 2
Stops firing after the time determined by. The output of the input addition unit 21 calculated in (Equation 6) is the threshold value h 4 of (Equation 7).
When it exceeds, the internal state y goes to the positive side, so that even if the second nerve cell pseudo device 4 does not fire at that time, it starts firing after the time determined by the time constant τ 2 .

【0038】つまり、上記閾値h4 の設定より、どの第
1の神経細胞疑似素子1も発火していないか1個の第1
の神経細胞疑似素子1のみが発火している場合、第2の
神経細胞疑似素子4は発火していない場合はそのまま発
火せず、発火している場合は時定数τ2 で決まる時間が
経つと発火をやめる。次に、第1の神経細胞疑似素子1
が2個以上発火している場合、第2の神経細胞疑似素子
4は発火している場合はそのまま発火を続け、発火して
いない場合は発火するように内部状態yが変化し、時定
数τ2 で決まる時間が経つと発火を始める。
That is, from the setting of the threshold value h 4 , whether any of the first nerve cell pseudo elements 1 has not fired
If only the nerve cell pseudo-element 1 of No. 2 is firing, the second nerve cell pseudo-element 4 is not firing if it is not firing, and if it is firing, the time determined by the time constant τ 2 elapses. Stop firing. Next, the first nerve cell pseudo device 1
, The second nerve cell pseudo-element 4 continues to fire if it is firing, and if it is not firing, the internal state y changes so that it fires, and the time constant τ When the time determined by 2 passes, it starts firing.

【0039】次に、図1および図2を参照しながら本発
明の第1の実施例における第3の神経細胞疑似素子3の
動作を説明する。第3の神経細胞疑似素子3の場合、信
号伝達手段24に相当するものは信号伝達手段6であ
る。本実施例では、この神経細胞疑似素子6の入力加算
部21で行われる演算は次の(数9)に従う。
Next, the operation of the third neural cell pseudo device 3 in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the case of the third nerve cell pseudo element 3, the signal transmission means 6 corresponds to the signal transmission means 24. In the present embodiment, the calculation performed by the input addition unit 21 of the nerve cell pseudo element 6 follows the following (Equation 9).

【0040】[0040]

【数9】 [Equation 9]

【0041】(数9)においてwout は信号伝達手段6
により入力された第1の神経細胞疑似素子1の出力に乗
ずる重みである。(数9)にしたがって入力加算部21
で計算された値は信号伝達手段25により内部状態計算
部22に伝達される。そして内部状態計算部22では次
の(数10)の微分方程式にしたがって、第3の神経細
胞疑似素子3の内部状態を計算する。
In (Equation 9), w out is the signal transmission means 6
This is a weight to be multiplied by the output of the first nerve cell pseudo element 1 input by. Input addition unit 21 according to (Equation 9)
The value calculated in (1) is transmitted to the internal state calculating section 22 by the signal transmitting means 25. Then, the internal state calculation unit 22 calculates the internal state of the third neural cell pseudo element 3 according to the following differential equation (Equation 10).

【0042】[0042]

【数10】 [Equation 10]

【0043】(数10)においてτ3 は時定数、zi
i番目の第3の神経細胞疑似素子3の内部状態、h5
閾値である。また、右辺の第2項は入力加算部21で
(数9)にしたがって計算された結果である。また、閾
値h5 は正でwout よりも小さい値に設定される。(数
10)にしたがって内部状態計算部22で計算された内
部状態は信号伝達手段26により、出力計算部23に伝
達される。出力計算部23では次の(数11)にしたが
って、第3の神経細胞疑似素子3の出力を計算する。
In (Equation 10), τ 3 is a time constant, z i is an internal state of the i-th third nerve cell pseudo element 3, and h 5 is a threshold value. The second term on the right side is the result calculated by the input addition unit 21 according to (Equation 9). Further, the threshold value h 5 is set to a positive value and smaller than w out . The internal state calculated by the internal state calculation unit 22 according to (Equation 10) is transmitted to the output calculation unit 23 by the signal transmission means 26. The output calculator 23 calculates the output of the third neural cell pseudo device 3 according to the following (Equation 11).

【0044】[0044]

【数11】 [Equation 11]

【0045】(数11)においてZi がi番目の第3の
神経細胞疑似素子3の出力となる。つまり出力計算部2
3では、第1の神経細胞疑似素子1の場合と同様に、内
部状態が0または正のときは1を出力とし、内部状態が
負のときは0を出力とする。以上のように第3の神経細
胞疑似素子3を構成することにより、第3の神経細胞疑
似素子3は次のように動作する。
In (Equation 11), Z i becomes the output of the i-th third nerve cell pseudo element 3. That is, the output calculation unit 2
In 3, as in the case of the first nerve cell pseudo device 1, 1 is output when the internal state is 0 or positive, and 0 is output when the internal state is negative. By configuring the third nerve cell pseudo element 3 as described above, the third nerve cell pseudo element 3 operates as follows.

【0046】まず、(数9)において計算された入力加
算部21の出力が(数10)の閾値h5以下の場合は、
第3の神経細胞疑似素子3が発火中でも、時定数τ3
決まる時間が経つと発火をやめる。次に、(数9)にお
いて計算された入力加算部21の出力が(数10)の閾
値h5を越える場合は、内部状態ziは正に向かうため、
第3の神経細胞疑似素子3は発火していなくとも、時定
数τ3 で決まる時間が経つと発火を始める。
First, when the output of the input adder 21 calculated in (Equation 9) is less than or equal to the threshold value h 5 in (Equation 10),
Even when the third nerve cell pseudo element 3 is fired, the firing is stopped after a time determined by the time constant τ 3 . Next, when the output of the input adder 21 calculated in (Equation 9) exceeds the threshold value h 5 of (Equation 10), the internal state z i is positive, and
Even if the third nerve cell pseudo element 3 does not fire, it starts firing after a time determined by the time constant τ 3 .

【0047】つまり上記閾値h5 の設定により、i番目
の第1の神経細胞疑似素子1が発火している場合はi番
目の第3の神経細胞疑似素子3は発火する方向に内部状
態を変化させ、i番目の第1の神経細胞疑似素子1が発
火していない場合にはi番目の第3の神経細胞疑似素子
3は発火しない方向に内部状態を変化させる。そして、
この発火と非発火の間の遷移の時間は(数9)、(数1
0)、(数11)の各パラメータにより調整することが
できる。そして、第1の神経細胞疑似素子1が安定して
発火しているときのみ、それに結合されている第3の神
経細胞疑似素子3が発火するように上記各パラメータを
設定する。
That is, by setting the threshold value h 5 , when the i-th first nerve cell pseudo-element 1 is firing, the i-th third nerve cell pseudo-element 3 changes its internal state in the firing direction. Then, when the i-th first nerve cell pseudo-element 1 has not fired, the i-th third nerve cell pseudo-element 3 changes its internal state in a direction in which it does not fire. And
The transition time between firing and non-firing is (Equation 9), (Equation 1
It can be adjusted by each parameter of 0) and (Equation 11). Then, each of the above parameters is set so that the third nerve cell pseudo device 3 coupled thereto is fired only when the first nerve cell pseudo device 1 is stably firing.

【0048】以上の第1の神経細胞疑似素子1、第3の
神経細胞疑似素子3、第2の神経細胞疑似素子4の動作
に基づき、以下図1を参照しながら本発明の第1の実施
例における時空間パターン分類装置の動作を説明する。
本発明においては、信号伝達手段6によって一対一で結
合された第1の神経細胞疑似素子1と第3の神経細胞疑
似素子3の各対が分類結果である各カテゴリに対応す
る。つまり発火している第3の神経細胞疑似素子3に対
応するカテゴリがその時点での分類結果となる。
Based on the operations of the first nerve cell pseudo element 1, the third nerve cell pseudo element 3 and the second nerve cell pseudo element 4 described above, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The operation of the spatiotemporal pattern classification device in the example will be described.
In the present invention, each pair of the first nerve cell pseudo-element 1 and the third nerve cell pseudo-element 3 which are connected one-to-one by the signal transmitting means 6 corresponds to each category which is the classification result. That is, the category corresponding to the firing third nerve cell pseudo element 3 becomes the classification result at that time.

【0049】分類されるべき時空間パターンは外部信号
入力手段2によって、各第1の神経細胞疑似素子1に入
力される。各第1の神経細胞疑似素子1が第2の神経細
胞疑似素子4から受け取る信号が各第1の神経細胞疑似
素子1の内部状態に及ぼす影響の大きさは(数4)の第
3項で決まり、各第1の神経細胞疑似素子1で共通であ
る。したがって、(数3)で計算される入力の加算値の
大小は(数4)の第2項、つまり外部信号の重み付け和
である(数12)によって決定される。
The spatiotemporal patterns to be classified are input to each first nerve cell pseudo element 1 by the external signal input means 2. The magnitude of the effect of the signal received by each first nerve cell pseudo element 1 from the second nerve cell pseudo element 4 on the internal state of each first nerve cell pseudo element 1 is the third term of (Equation 4). It is common to all the first nerve cell pseudo elements 1. Therefore, the magnitude of the added value of the input calculated in (Equation 3) is determined by the second term of (Equation 4), that is, (Equation 12) which is the weighted sum of the external signals.

【0050】[0050]

【数12】 [Equation 12]

【0051】本実施例における時空間パターンの分類で
は、入力されているカテゴリに対応する第1の神経細胞
疑似素子1が、最大の(数12)を得るように(数1
2)のWijを設定する。各第1の神経細胞疑似素子1
は、(数12)の値が(数4)のh3 よりも大きいとき
(以下条件1)に発火しようとする。この時、条件1を
満たす第1の神経細胞疑似素子1が1個のみのときはそ
の第1の神経細胞疑似素子1のみが発火する。
In the classification of the spatiotemporal patterns in the present embodiment, the first nerve cell pseudo device 1 corresponding to the inputted category obtains the maximum (Equation 12) (Equation 1).
Set W ij in 2). Each first nerve cell pseudo element 1
Tries to fire when the value of (Equation 12) is larger than h 3 of (Equation 4) (hereinafter, Condition 1). At this time, when there is only one first nerve cell pseudo element 1 that satisfies the condition 1, only the first nerve cell pseudo element 1 fires.

【0052】次に、条件1を満たす第1の神経細胞疑似
素子1が複数個ある場合について述べる。この場合、条
件1を満たす第1の神経細胞疑似素子1は(数12)の
値が大きい順に発火する。しかし複数個の第1の神経細
胞疑似素子1が発火してしばらくすると第2の神経細胞
疑似素子4が発火し、全ての第1の神経細胞疑似素子1
を信号伝達手段7を通じて抑制する。したがって、今度
は発火している第1の神経細胞疑似素子1のうち(数1
2)の値が小さい順に発火している第1の神経細胞疑似
素子1は発火をやめる。そして、1個の第1の神経細胞
疑似素子1のみが発火している状態になると、第2の神
経細胞疑似素子4は発火をやめるために、最後の第1の
神経細胞疑似素子1、つまり最大の(数12)の値を得
ている第1の神経細胞疑似素子1が発火し続けることに
なる。発火をやめた第1の神経細胞疑似素子1の内、2
番目に大きな(数12)の値を得ている第1の神経細胞
疑似素子1は第2の神経細胞疑似素子4が発火をやめる
と再び発火しようとするが、発火して短時間のうちに再
び第2の神経細胞疑似素子4が発火するために、ごく短
時間しか発火することができない。
Next, the case where there are a plurality of first nerve cell pseudo-elements 1 satisfying the condition 1 will be described. In this case, the first nerve cell pseudo device 1 that satisfies the condition 1 fires in the descending order of the value of (Equation 12). However, a plurality of first nerve cell pseudo-elements 1 are fired, and after a while, the second nerve cell pseudo-elements 4 are fired, and all the first nerve cell pseudo-elements 1 are fired.
Is suppressed through the signal transmission means 7. Therefore, this time, in the first neural cell pseudo-element 1 that is firing,
The first nerve cell pseudo device 1 which is firing in the ascending order of the value of 2) stops firing. Then, when only one of the first nerve cell pseudo-elements 1 is in the firing state, the second nerve cell pseudo-element 4 stops firing so that the last first nerve cell pseudo-element 1, that is, The first nerve cell pseudo device 1 having the maximum value of (Equation 12) continues to fire. 2 of the first nerve cell pseudo-elements 1 that have stopped firing
The first nerve cell pseudo-element 1 having the second largest value (Equation 12) tries to fire again when the second nerve cell pseudo-element 4 stops firing, but within a short time after firing. Since the second nerve cell pseudo element 4 fires again, it can fire only for a very short time.

【0053】また、その他の第1の神経細胞疑似素子1
は発火する前に、2番目に大きな第1の神経細胞疑似素
子1が発火して第2の神経細胞疑似素子4が発火してし
まうために再び発火することはできない。なお、その間
も最大の(数12)の値を得ている第1の神経細胞疑似
素子1は発火し続ける。つまり、外部入力が変化しない
状態においては、最大の(数12)の値を得ている第1
の神経細胞疑似素子1のみが連続して発火を続け、2番
目に大きな(数12)の値を得ている第1の神経細胞疑
似素子1は繰り返し短時間発火し、その他の第1の神経
細胞疑似素子1は発火することはできない。
The other first nerve cell pseudo device 1
Cannot fire again because the second largest neuron pseudo element 1 fires and the second neuron pseudo element 4 fires before firing. Note that, during that time, the first nerve cell pseudo device 1 that has the maximum value of (Equation 12) continues to fire. In other words, in the state where the external input does not change, the maximum value of (Equation 12) is obtained.
Only the nerve cell pseudo-element 1 of the above continues to fire, and the first nerve cell pseudo-element 1 having the second largest value of (Equation 12) repeatedly fires for a short time, and the other first nerves. The cell pseudo device 1 cannot fire.

【0054】次に入力される時空間パターンが変化して
最大の(数12)の値を得ている第1の神経細胞疑似素
子1が他の第1の神経細胞疑似素子1に変わった場合を
考える。この場合、新しく最大の(数12)の値を得る
ようになった第1の神経細胞疑似素子1は発火する。そ
して第2の神経細胞疑似素子4が発火するまでの間に
(式4)の内部状態が十分大きくなるために、第2の神
経細胞疑似素子4が発火したとき、既に発火していた以
前に最大の(数12)の値を得ていた第1の神経細胞疑
似素子1が先に発火をやめる。したがって、発火する第
1の神経細胞疑似素子1は交代する。
When the first neural cell pseudo-element 1 that has the maximum value of (Equation 12) due to the change of the spatiotemporal pattern to be input next is changed to another first neural cell pseudo-element 1 think of. In this case, the first nerve cell pseudo element 1 that has newly obtained the maximum value of (Equation 12) is fired. Then, since the internal state of (Equation 4) becomes sufficiently large until the second nerve cell pseudo element 4 fires, when the second nerve cell pseudo element 4 fires, before it has already fired. The first nerve cell pseudo element 1 that has obtained the maximum value of (Equation 12) stops firing first. Therefore, the first neural cell pseudo device 1 that fires alternates.

【0055】さて、第3の神経細胞疑似素子3は信号伝
達手段6によって結合されている第1の神経細胞疑似素
子1が発火しているときのみ発火する。しかし、結合さ
れている第1の神経細胞疑似素子1が安定に発火してい
るときのみに発火するために、複数個の第1の神経細胞
疑似素子1が(数4)のh3 よりも大きい(数12)の
値を得ているときでも、最大の(数12)の値を得てい
る第1の神経細胞疑似素子1に結合されている第3の神
経細胞疑似素子3のみが発火し、その他の第3の神経細
胞疑似素子3は発火することができない。また、入力さ
れる時空間パターンが変化して、第1の神経細胞疑似素
子1が安定してはじめてそれに結合されている第3の神
経細胞疑似素子3が発火するため、例えば時空間パター
ンに雑音が重畳していたり、ごく短時間の時空間パター
ンの変動で最大の(数12)の値を得ている第1の神経
細胞疑似素子1が短時間交代し、発火する第1の神経細
胞疑似素子1が短時間交代しても第3の神経細胞疑似素
子3は交代することがなく、安定して発火し続けること
ができる。また、第3の神経細胞疑似素子3はそれに結
合されている第1の神経細胞疑似素子1が発火をやめる
と発火をやめるが、それにかかる時間は、結合されてい
る第1の神経細胞疑似素子1が発火してから第3の神経
細胞疑似素子3が発火するまでの時間よりも短い。した
がって、発火する第3の神経細胞疑似素子3が交代する
場合、同時に複数の第3の神経細胞疑似素子3が発火す
ることはない。
Now, the third nerve cell pseudo element 3 fires only when the first nerve cell pseudo element 1 connected by the signal transmitting means 6 is firing. However, since a plurality of first nerve cell pseudo-elements 1 are fired only when the coupled first nerve cell pseudo-elements 1 are stably firing, a plurality of first nerve cell pseudo-elements 1 are more than h 3 of (Equation 4). Even when a large value of (Equation 12) is obtained, only the third neural cell pseudo-element 3 that is coupled to the first neural cell pseudo-element 1 that obtains the maximum value of (Equation 12) fires. However, the other third nerve cell pseudo elements 3 cannot fire. Further, since the input spatiotemporal pattern changes and the first nerve cell pseudo element 1 is not stabilized until the third nerve cell pseudo element 3 coupled thereto is fired, for example, the spatiotemporal pattern is noisy. Or the first nerve cell pseudo-element 1 that has the maximum value of (Equation 12) due to the superimposition of or in a very short time-temporal pattern change and is fired for a short time. Even if the device 1 is replaced for a short time, the third nerve cell pseudo device 3 is not replaced and stable firing can be continued. The third nerve cell pseudo-element 3 stops firing when the first nerve cell pseudo-element 1 connected to it stops firing, but the time taken for that is the first nerve cell pseudo-element connected to it. It is shorter than the time from the firing of 1 to the firing of the third neural cell pseudo element 3. Therefore, when the firing third nerve cell pseudo-elements 3 alternate, the plurality of third nerve cell pseudo-elements 3 do not fire at the same time.

【0056】以上の各第1の神経細胞疑似素子1、3、
4の動作を、図3を参照しながらより具体的に例を用い
て説明する。なお、図3で用いる例では簡単のため2つ
の第1の神経細胞疑似素子1のみがh3 よりも大きい
(数12)の値を常に得ていると仮定する。
Each of the above-described first nerve cell pseudo elements 1, 3 and
The operation of No. 4 will be described more specifically using an example with reference to FIG. Note that, in the example used in FIG. 3, for simplicity, it is assumed that only the two first nerve cell pseudo-elements 1 always obtain the value of (Equation 12) larger than h 3 .

【0057】図3は本発明の第1の実施例における(数
12)で計算される第1の神経細胞疑似素子1の外部信
号の重み付け和、および第1の神経細胞疑似素子1、第
3の神経細胞疑似素子3、第2の神経細胞疑似素子4の
発火の様子を模式的に示した図である。図3の(a)は
2つの第1の神経細胞疑似素子1の(数12)で計算さ
れる外部信号の重み付け和の変化の図で、実線、破線が
それぞれの重み付け和の大きさを表す。図3の(b)は
(a)の上記2つの第1の神経細胞疑似素子1の発火の
様子を示した図で、(b)の実線に囲まれ斜線が付され
ている部分が(a)の実線に対応する第1の神経細胞疑
似素子1の発火の様子を示し、(b)の破線に囲まれ上
記斜線と異なる向きの斜線が付されている部分が(a)
の破線に対応する第1の神経細胞疑似素子1の発火の様
子を示しており、斜線の重なる部分は2つの第1の神経
細胞疑似素子1が発火していることを示している。図3
の(c)は第2の神経細胞疑似素子4の発火の様子を示
した図である。さらに図3の(d)は上記2つの第1の
神経細胞疑似素子1に結合されている2つの第3の神経
細胞疑似素子3の発火の様子を示した図で、(d)の実
線が(a)の実線に対応する第1の神経細胞疑似素子1
に結合された第3の神経細胞疑似素子3の発火の様子を
示し、(d)の破線が(a)の破線に対応する第1の神
経細胞疑似素子1に結合された第3の神経細胞疑似素子
3の発火の様子を示す。
FIG. 3 is a weighted sum of external signals of the first nerve cell pseudo element 1 calculated by (Equation 12) in the first embodiment of the present invention, and the first nerve cell pseudo elements 1, 3 FIG. 5 is a diagram schematically showing the firing states of the nerve cell pseudo element 3 and the second nerve cell pseudo element 4. FIG. 3A is a diagram showing changes in the weighted sum of external signals calculated by (Equation 12) of the two first nerve cell pseudo elements 1, and the solid line and the broken line represent the magnitudes of the respective weighted sums. . FIG. 3B is a diagram showing the state of firing of the two first nerve cell pseudo-elements 1 in FIG. 3A, in which the portion surrounded by the solid line in FIG. ) Shows a state of firing of the first nerve cell pseudo-element 1 corresponding to the solid line, and a portion surrounded by a broken line in (b) and having an oblique line in a direction different from the oblique line is (a)
The state of firing of the first nerve cell pseudo-element 1 corresponding to the broken line is shown, and the overlapping portions of the diagonal lines show that the two first nerve cell pseudo-elements 1 are firing. Figure 3
(C) is a diagram showing a state of firing of the second neural cell pseudo device 4. Further, (d) of FIG. 3 is a diagram showing the firing state of the two third nerve cell pseudo elements 3 coupled to the two first nerve cell pseudo elements 1, and the solid line in (d) is First nerve cell pseudo device 1 corresponding to the solid line in (a)
The third nerve cell coupled to the first nerve cell pseudo-element 1 in which the dashed line in (d) corresponds to the dashed line in (a). The state of ignition of the pseudo element 3 is shown.

【0058】図3の例において最初は実線に対応する第
1の神経細胞疑似素子1が安定して発火し、図3の
(b)に示したように破線に対応する第1の神経細胞疑
似素子1はごく短い間発火する。そして図3の(c)に
示すように、破線に対応する第1の神経細胞疑似素子1
が発火するたびに第2の神経細胞疑似素子4は発火す
る。その間、図3の(d)に示すように実線に対応する
第3の神経細胞疑似素子3のみが発火する。
In the example of FIG. 3, first, the first nerve cell pseudo element 1 corresponding to the solid line stably fires, and as shown in FIG. 3B, the first nerve cell pseudo element corresponding to the broken line. Element 1 ignites for a very short time. Then, as shown in FIG. 3C, the first nerve cell pseudo device 1 corresponding to the broken line
The second nerve cell pseudo element 4 is fired each time is fired. During that time, as shown in FIG. 3D, only the third nerve cell pseudo element 3 corresponding to the solid line fires.

【0059】次に、最大の外部信号の重み付け和を得る
第1の神経細胞疑似素子1が実線に対応するものから破
線に対応するものに変化すると、その交代の時に実線と
破線にそれぞれ対応する第1の神経細胞疑似素子1と第
2の神経細胞疑似素子4が発火し、最終的に破線に対応
する第1の神経細胞疑似素子1が安定して発火するよう
になる。実線に対応する第1の神経細胞疑似素子1が発
火をやめ、破線に対応する第1の神経細胞疑似素子1が
安定して発火するようになると、それに対応して発火す
る第3の神経細胞疑似素子3も交代するが、第3の神経
細胞疑似素子3は発火をするのに時間がかかるので、複
数個の第3の神経細胞疑似素子3が発火することはな
い。
Next, when the first nerve cell pseudo element 1 for obtaining the maximum weighted sum of external signals changes from the one corresponding to the solid line to the one corresponding to the broken line, it corresponds to the solid line and the broken line at the time of the change. The first nerve cell pseudo-element 1 and the second nerve cell pseudo-element 4 are fired, and finally the first nerve cell pseudo-element 1 corresponding to the broken line is stably fired. When the first nerve cell pseudo element 1 corresponding to the solid line stops firing and the first nerve cell pseudo element 1 corresponding to the broken line comes to fire stably, the third nerve cell fires correspondingly. The pseudo element 3 is also replaced, but since it takes time for the third nerve cell pseudo element 3 to fire, the plurality of third nerve cell pseudo elements 3 do not fire.

【0060】そして、安定して発火する第1の神経細胞
疑似素子1が交代してしばらくは破線に対応する第1の
神経細胞疑似素子1は安定して発火を続け、実線に対応
する第1の神経細胞疑似素子1は間隔をおいて発火する
が、第2の神経細胞疑似素子4も発火するので、短時間
で発火をやめる。したがって、図3の(d)に示すよう
に破線に対応する第3の神経細胞疑似素子3のみが発火
を続ける。そして、再び最大の外部信号の重み付け和を
得る第1の神経細胞疑似素子1が破線に対応するものか
ら実線に対応するものに変化すると、再び実線に対応す
る第1の神経細胞疑似素子1および3と、破線に対応す
る第1の神経細胞疑似素子1および3は、安定した発火
の状態を交代する。以上の動作により、第1の実施例に
おける時空間パターン分類装置は分類結果の時間的な不
安定性を抑えつつ外部入力の変化に追随する時空間パタ
ーンの分類を簡易に実現することができる。
Then, the first nerve cell pseudo-element 1 that stably fires changes, and for a while the first nerve cell pseudo-element 1 that corresponds to the broken line continues to fire stably, and the first nerve cell pseudo-element 1 that corresponds to the solid line Although the nerve cell pseudo-element 1 of 1 is fired at intervals, the second nerve cell pseudo-element 4 is also fired, so the firing is stopped in a short time. Therefore, as shown in FIG. 3D, only the third neural cell pseudo element 3 corresponding to the broken line continues to fire. When the first nerve cell pseudo-element 1 that obtains the maximum weighted sum of external signals changes from the one corresponding to the broken line to the one corresponding to the solid line, the first nerve cell pseudo-element 1 corresponding to the solid line and 3 and the first nerve cell pseudo-elements 1 and 3 corresponding to the broken line alternate the state of stable firing. With the above operation, the spatiotemporal pattern classification device according to the first embodiment can easily realize the classification of the spatiotemporal pattern that follows the change of the external input while suppressing the temporal instability of the classification result.

【0061】なお、本実施例では第1の神経細胞疑似素
子1と第3の神経細胞疑似素子3とが1対1に対応して
いたが、図4のように複数の第1の神経細胞疑似素子1
に対して1個の第3の神経細胞疑似素子3が対応してい
るものがあっても同様にパターン分類装置を実現するこ
とができる。
In this embodiment, the first nerve cell pseudo-element 1 and the third nerve cell pseudo-element 3 correspond to each other in a one-to-one correspondence. However, as shown in FIG. Pseudo element 1
On the other hand, even if there is one that corresponds to one third nerve cell pseudo element 3, the pattern classifying device can be similarly realized.

【0062】以下、図面を参照しながら本発明の第2の
実施例について説明する。図5は本発明の第2の実施例
における時空間パターン分類装置の構成図である。図5
において40は第3の神経細胞疑似素子3の出力信号を
第1の神経細胞疑似素子1に入力する信号伝達手段であ
り、本実施例は上記第1の実施例で述べた時空間パター
ン分類装置に信号伝達手段40を付加した構成を有して
いる。さらに、第1の神経細胞疑似素子1、第3の神経
細胞疑似素子3、第2の神経細胞疑似素子4も図2に示
した構成を有している。
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram of the spatiotemporal pattern classification device according to the second embodiment of the present invention. Figure 5
40 is a signal transmitting means for inputting the output signal of the third nerve cell pseudo-element 3 to the first nerve cell pseudo-element 1. This embodiment is the spatiotemporal pattern classification device described in the first embodiment. The signal transmitting means 40 is added to the above. Further, the first nerve cell pseudo element 1, the third nerve cell pseudo element 3, and the second nerve cell pseudo element 4 also have the configurations shown in FIG.

【0063】以下、図2を参照しながら、第1の神経細
胞疑似素子1の動作を説明する。第1の神経細胞疑似素
子1は、上記第1の実施例と同様の原理に基づいた動作
を行う。しかし、本第2の実施例の第1の神経細胞疑似
素子1の場合、信号伝達手段24に相当するものは外部
信号入力手段2と信号伝達手段7と信号伝達手段40で
ある。したがって本第2の実施例では、この第1の神経
細胞疑似素子1の入力加算部21で行われる演算は次の
(数13)に従う。
The operation of the first nerve cell pseudo device 1 will be described below with reference to FIG. The first nerve cell pseudo device 1 operates based on the same principle as that of the first embodiment. However, in the case of the first nerve cell pseudo device 1 of the second embodiment, the signal transmission means 24 correspond to the external signal input means 2, the signal transmission means 7, and the signal transmission means 40. Therefore, in the second embodiment, the calculation performed by the input addition unit 21 of the first nerve cell pseudo device 1 follows the following (Equation 13).

【0064】[0064]

【数13】 [Equation 13]

【0065】(数13)においてwhys は信号伝達手段
40により入力された第3の神経細胞疑似素子3の各出
力に乗ずる重みである。その他の記号は(数3)および
(数11)に準ずる。(数13)にしたがって入力加算
部21で計算された値は信号伝達手段25により内部状
態計算部22に伝達される。そして内部状態計算部22
では次の(数14)の微分方程式にしたがって、第3の
神経細胞疑似素子3の内部状態を計算する。
In ( Equation 13), whys is a weight by which each output of the third nerve cell pseudo device 3 input by the signal transmitting means 40 is multiplied. Other symbols are based on (Equation 3) and (Equation 11). The value calculated by the input addition section 21 according to (Equation 13) is transmitted to the internal state calculation section 22 by the signal transmission means 25. The internal state calculation unit 22
Then, the internal state of the third neural cell pseudo element 3 is calculated according to the following differential equation (Equation 14).

【0066】[0066]

【数14】 [Equation 14]

【0067】(数14)において各記号は(数4)に準
ずる。また、右辺の第2項、第3項、および第4項は、
入力加算部21で(数13)にしたがって計算された結
果である。なお、閾値h3 は第1の実施例と同様に設定
する。(数13)にしたがって内部状態計算部22で計
算された内部状態の重みは信号伝達手段26により、出
力計算部23に伝達される。出力計算部23では上記第
1の実施例と同様に(数5)にしたがって、第1の神経
細胞疑似素子1の出力を計算する。
In (Equation 14), each symbol conforms to (Equation 4). The second term, the third term, and the fourth term on the right side are
This is the result calculated by the input addition unit 21 according to (Equation 13). The threshold value h 3 is set as in the first embodiment. The weight of the internal state calculated by the internal state calculation unit 22 according to (Equation 13) is transmitted to the output calculation unit 23 by the signal transmission unit 26. The output calculator 23 calculates the output of the first neural cell pseudo device 1 according to (Equation 5) as in the first embodiment.

【0068】第1の神経細胞疑似素子1は以上のように
構成され、上記第1の実施例における第1の神経細胞疑
似素子1と同様に動作する。また、第3の神経細胞疑似
素子3および第2の神経細胞疑似素子4も、上記第1の
実施例の第3の神経細胞疑似素子3および第2の神経細
胞疑似素子4とそれぞれ同じ構成を有しかつ同じ動作を
行う。
The first nerve cell pseudo device 1 is constructed as described above, and operates in the same manner as the first nerve cell pseudo device 1 in the first embodiment. Further, the third nerve cell pseudo-element 3 and the second nerve cell pseudo-element 4 have the same configurations as the third nerve cell pseudo-element 3 and the second nerve cell pseudo-element 4 of the first embodiment, respectively. Have and do the same operation.

【0069】以下図5を参照しながら本発明の第2の実
施例における時空間パターン分類装置の動作を、上記第
1の実施例における時空間パターン分類装置の動作をふ
まえながら説明する。
The operation of the spatiotemporal pattern classifying apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 5 in consideration of the operation of the spatiotemporal pattern classifying apparatus according to the first embodiment.

【0070】第3の神経細胞疑似素子3が発火していな
い場合を最初に考える。この場合は(数13)および
(数14)はそれぞれ(数3)および(数4)と等しく
なる。したがって、本第2の実施例における時空間パタ
ーン分類装置は上記第1の実施例における時空間パター
ン分類装置と同じ動作を行う。
First, consider the case where the third nerve cell pseudo element 3 is not fired. In this case, (Equation 13) and (Equation 14) are equal to (Equation 3) and (Equation 4), respectively. Therefore, the spatiotemporal pattern classifying apparatus according to the second embodiment performs the same operation as the spatiotemporal pattern classifying apparatus according to the first embodiment.

【0071】次に第3の神経細胞疑似素子3が発火して
いる場合を考える。この場合発火している第3の神経細
胞疑似素子3に信号伝達手段6および信号伝達手段40
で結合されている第1の神経細胞疑似素子1は、第3の
神経細胞疑似素子3が1を出力するので、他の第1の神
経細胞疑似素子1より少なくともwhys だけ大きい入力
を受け取る。したがって、本時空間パターン分類装置に
入力される時空間パターンが変化し、発火している第3
の神経細胞疑似素子3に信号伝達手段6および信号伝達
手段40で結合されている発火している第1の神経細胞
疑似素子1が、最大の(数12)の値を得ている第1の
神経細胞疑似素子1でなくなっても、他の第1の神経細
胞疑似素子1が発火している第1の神経細胞疑似素子1
よりも少なくともwhys だけ大きな(数12)の値を得
るまで、発火している第1の神経細胞疑似素子1は発火
を続ける。したがって、発火している第3の神経細胞疑
似素子3も発火を続ける。
Next, consider a case where the third nerve cell pseudo element 3 is firing. In this case, the signal transmission means 6 and the signal transmission means 40 are provided to the third nerve cell pseudo device 3 which is firing.
The first nerve cell pseudo-element 1 coupled to the second nerve cell pseudo-element 1 receives the input larger than that of the other first nerve cell pseudo-elements 1 by at least w hys because the third nerve cell pseudo-element 3 outputs 1. Therefore, the spatiotemporal pattern that is input to the spatiotemporal pattern classification device changes and the third
The first neural cell pseudo-element 1 which is firing and is connected to the neural cell pseudo-element 3 of FIG. 2 by the signal transmission means 6 and the signal transmission means 40 obtains the maximum value of (Equation 12). The first nerve cell pseudo-element 1 in which the other first nerve cell pseudo-element 1 fires even if the nerve cell pseudo-element 1 disappears
The first neural cell pseudo device 1 which is firing continues firing until a value of ( Equation 12) larger by at least whys is obtained. Therefore, the firing third nerve cell pseudo element 3 also continues firing.

【0072】つまり、第3の神経細胞疑似素子3がいっ
たん発火すると、それに結合されている第1の神経細胞
疑似素子1の発火はより安定し、最大の(数12)の値
を得る第1の神経細胞疑似素子1が他の第1の神経細胞
疑似素子1に交代しても、発火している第1の神経細胞
疑似素子1との差が大きくなければ分類結果の変化は起
こらず、本時空間パターン分類装置はヒステリシスを持
つ。さらにwhys を調整することにより、このヒステリ
シスの程度は調整することができる。よって、外部信号
入力手段2によって入力される時空間パターンに雑音が
重畳した場合や、カテゴリの境界部分で(数13)のW
ijによって決定される分類尺度が不十分な場合、過去の
分類結果に基づいた分類を行う。
In other words, once the third nerve cell pseudo element 3 fires, the firing of the first nerve cell pseudo element 1 connected to it becomes more stable, and the first value that obtains the maximum value (Equation 12) is obtained. Even if the nerve cell pseudo element 1 of is replaced with another first nerve cell pseudo element 1, if the difference from the firing first nerve cell pseudo element 1 is not large, the classification result does not change, This spatiotemporal pattern classifier has hysteresis. The degree of this hysteresis can be adjusted by further adjusting whys . Therefore, when noise is superimposed on the spatiotemporal pattern input by the external signal input unit 2 or at the boundary of the category, W of (Equation 13)
If the classification scale determined by ij is insufficient, classification is performed based on past classification results.

【0073】以上の動作により、第2の実施例における
時空間パターン分類装置は、分類結果の時間的な不安定
性を抑えつつ外部入力の変化に追随する分類を行うこと
ができる。なお、上記第2の実施例においては、whys
を各第1の神経細胞疑似素子1で同じ値にしているが、
これにとらわれるものではなく、個々の第1の神経細胞
疑似素子1で変えることにより、各カテゴリが異なるヒ
ステリシスを有するように動作させることができる。ま
た、上記第1の実施例と同様に第1の神経細胞疑似素子
1と第3の神経細胞疑似素子3とが1対1に対応してい
たが、複数の第1の神経細胞疑似素子1に対して1個の
第3の神経細胞疑似素子3が対応しているものがあって
も同様にパターン分類装置を実現することができる。
With the above operation, the spatiotemporal pattern classifying apparatus according to the second embodiment can perform classification that follows changes in external input while suppressing temporal instability of classification results. In addition, in the second embodiment, whys
Is set to the same value for each first nerve cell pseudo element 1,
Not limited to this, by changing the individual first nerve cell pseudo element 1, it is possible to operate so that each category has different hysteresis. Further, although the first nerve cell pseudo-elements 1 and the third nerve cell pseudo-elements 3 have a one-to-one correspondence as in the first embodiment, a plurality of first nerve cell pseudo-elements 1 are provided. On the other hand, even if there is one that corresponds to one third nerve cell pseudo element 3, the pattern classifying device can be similarly realized.

【0074】さらに、上記第1および第2の実施例にお
いては、神経細胞疑似素子を図2のように構成したが、
これにとらわれるものではない。例えば、入力加算部2
1を入力の乗算を行うようにした神経細胞疑似素子モデ
ルや、入力加算部21の代わりに入力とあらかじめ記憶
されたパターンとの距離を計算する構成にした神経細胞
疑似素子モデルや、内部状態計算部22を微分方程式で
はなく差分方程式で離散的に表現したモデルなどにして
も、同様の効果を得ることができる。
Further, in the first and second embodiments, the nerve cell pseudo device is constructed as shown in FIG.
It's not something you get stuck with. For example, the input addition unit 2
Nerve cell pseudo element model in which 1 is multiplied by the input, nerve cell pseudo element model configured to calculate the distance between the input and the pattern stored in advance in place of the input adder 21, and internal state calculation The same effect can be obtained by using a model in which the section 22 is discretely expressed by a difference equation instead of a differential equation.

【0075】また、本発明における時空間パターン分類
装置はプログラムにより電子計算機上で実現するのも可
能であり、集積電子回路や電気回路として実現すること
も可能である。
The spatiotemporal pattern classifying apparatus according to the present invention can be realized on a computer by a program, and can also be realized as an integrated electronic circuit or an electric circuit.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
1に、第2の神経細胞疑似素子は第1の神経細胞疑似素
子が複数個以上発火している場合に第1の神経細胞疑似
素子を抑制しその結果として第1の神経細胞疑似素子が
同時に複数個発火する時間が短くなるように出力信号を
出力し、かつ各第3の神経細胞疑似素子は各々が入力信
号を受け取る各第1の神経細胞疑似素子が一定時間以上
安定して発火しないと発火しないように動作するため
に、第3の神経細胞疑似素子は同時に複数個発火できな
い。したがって、分類結果の時間的な不安定性を抑えつ
つ外部入力の変化に追随する時空間パターンの分類を簡
易に実現することができる。
As described above, according to the present invention, firstly, the second nerve cell pseudo-element is the first nerve cell when a plurality of the first nerve cell pseudo-elements are firing. Each of the third neural cell pseudo-elements receives an input signal so that the pseudo-elements are suppressed so that the first neural-cell pseudo-elements fire a plurality of times at the same time so as to shorten the time for which each of the third neural-cell pseudo-elements receives the input signal. Since the first nerve cell pseudo element operates so as not to fire unless it is stably fired for a certain period of time or more, a plurality of third nerve cell pseudo elements cannot fire at the same time. Therefore, it is possible to easily realize the classification of the spatiotemporal pattern that follows the change of the external input while suppressing the temporal instability of the classification result.

【0077】さらに本発明によれば第2に、上記第1の
効果に加え、第3の神経細胞疑似素子が発火している場
合にはその出力信号を受け取る第1の神経細胞疑似素子
はより発火しやすくなるように第4の信号伝達手段が動
作するために、上記第1の神経細胞疑似素子と上記第3
の神経細胞疑似素子はヒステリシスを持つようになり、
上記第3の神経細胞疑似素子の発火の交代が起きにくく
なる。したがって、時間的な不安定性を抑えつつ外部入
力の変化に追随する時空間パターンの分類を簡易に実現
することができる。
Further, according to the present invention, secondly, in addition to the above-mentioned first effect, the first nerve cell pseudo element which receives the output signal of the third nerve cell pseudo element when the third nerve cell pseudo element is firing is more effective. Since the fourth signal transmission means operates so as to easily fire, the first nerve cell pseudo element and the third nerve cell pseudo element
The neuron pseudo element of has a hysteresis,
The alternation of firing of the third nerve cell pseudo element becomes difficult to occur. Therefore, it is possible to easily realize the classification of the spatiotemporal pattern that follows changes in the external input while suppressing temporal instability.

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

【図1】本発明の第1の実施例における時空間パターン
分類装置の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a spatiotemporal pattern classification device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1および第2の実施例における神経
細胞疑似素子の構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of a nerve cell pseudo device according to the first and second embodiments of the present invention.

【図3】(a)本発明の第1の実施例において(数1
2)で計算される第1の神経細胞疑似素子1の外部入力
信号の重み付け和の時間的変化の例を示した図 (b)同実施例における第1の神経細胞疑似素子1の発
火の時間的変化の例を示した図 (c)同実施例における第2の神経細胞疑似素子4の発
火の時間的変化の例を示した図 (d)同実施例における第3の神経細胞疑似素子3の発
火の時間的変化の例を示した図
FIG. 3 (a) is a graph showing the first embodiment of the present invention (Equation 1)
The figure which showed the example of the time change of the weighted sum of the external input signal of the 1st nerve cell pseudo | simulation element 1 calculated by 2). (B) The firing time of the 1st nerve cell pseudo | simulation element 1 in the Example. (C) A diagram showing an example of a temporal change in firing of the second neural cell pseudo element 4 in the same embodiment (d) A third neural cell pseudo element 3 in the same embodiment Figure showing an example of temporal changes in ignition

【図4】同実施例において複数の第1の神経細胞疑似素
子1と1つの第3の神経細胞疑似素子3とが対応する場
合の構成図
FIG. 4 is a configuration diagram when a plurality of first nerve cell pseudo-elements 1 and one third nerve cell pseudo-element 3 correspond to each other in the embodiment.

【図5】本発明の第2の実施例における時空間パターン
分類装置の構成図
FIG. 5 is a configuration diagram of a spatiotemporal pattern classification device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】連続時間連続情報型の神経細胞疑似素子を用い
た従来のモデルの構成図
FIG. 6 is a block diagram of a conventional model using a neural cell pseudo device of continuous time continuous information type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の神経細胞疑似素子 2 外部信号入力手段 3 第3の神経細胞疑似素子 4 第2の神経細胞疑似素子 5 信号伝達手段 6 信号伝達手段 7 信号伝達手段 8 信号伝達手段 21 入力加算部 22 内部状態計算部 23 出力計算部 24 信号伝達手段 25 信号伝達手段 26 信号伝達手段 27 信号伝達手段 40 信号伝達手段 1 1st nerve cell pseudo element 2 External signal input means 3 3rd nerve cell pseudo element 4 2nd nerve cell pseudo element 5 Signal transmission means 6 Signal transmission means 7 Signal transmission means 8 Signal transmission means 21 Input addition part 22 Internal state calculation unit 23 Output calculation unit 24 Signal transmission means 25 Signal transmission means 26 Signal transmission means 27 Signal transmission means 40 Signal transmission means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分類すべきデータが入力され内部状態を
示す値が閾値を越えると発火する第1の神経細胞疑似素
子と、上記第1の神経細胞疑似素子が複数個発火してい
る場合にその発火を抑制する第2の神経細胞疑似素子
と、分類カテゴリに相当する複数個の第3の神経細胞疑
似素子とを備え、上記各第1の神経細胞疑似素子は上記
複数個の第3の神経細胞疑似素子のいずれか1つと信号
伝達手段により結合され、上記第3の神経細胞疑似素子
は上記各第1の神経細胞疑似素子のうちの信号伝達手段
により結合されたものが一定時間以上続けて発火してい
る場合に発火することで分類結果を表わすことを特徴と
する時空間パターン分類装置。
1. A first nerve cell pseudo-element that is fired when data to be classified is input and a value indicating an internal state exceeds a threshold value, and a plurality of the first nerve cell pseudo-elements are fired. A second nerve cell pseudo-element for suppressing the firing and a plurality of third nerve cell pseudo-elements corresponding to the classification category are provided, and each of the first nerve cell pseudo-elements includes the plurality of third nerve cell pseudo-elements. Any one of the nerve cell pseudo elements is coupled by the signal transmitting means, and the third nerve cell pseudo element is coupled to the one of the first nerve cell pseudo elements by the signal transmitting means for a certain time or more. The spatiotemporal pattern classification device is characterized in that the classification result is represented by firing when it is being fired.
【請求項2】 発火している第3の神経細胞疑似素子と
信号伝達手段により結合されている第1の神経細胞疑似
素子に対して発火を促進する信号を伝達する手段を有
し、上記第1の神経細胞疑似素子と上記第3の神経細胞
疑似素子がヒステリシスを持つことを特徴とする請求項
1記載の時空間パターン分類装置。
2. A means for transmitting a signal for promoting firing to a first nerve cell pseudo-element, which is connected to a firing third nerve cell pseudo-element by a signal transmitting means, wherein The spatiotemporal pattern classification device according to claim 1, wherein the one nerve cell pseudo element and the third nerve cell pseudo element have hysteresis.
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