JPH11338844A - 発火数制御型神経回路装置 - Google Patents
発火数制御型神経回路装置Info
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- JPH11338844A JPH11338844A JP10141493A JP14149398A JPH11338844A JP H11338844 A JPH11338844 A JP H11338844A JP 10141493 A JP10141493 A JP 10141493A JP 14149398 A JP14149398 A JP 14149398A JP H11338844 A JPH11338844 A JP H11338844A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 神経回路装置をモデル化したニューロン素子
を用いて構成される神経回路装置において、あらゆる問
題に対して学習を自律的に行え、かつ簡単で少量のLSI
回路で構成できる発火数制御型神経回路装置を提供す
る。 【解決手段】 複数個のニューロンI0・・、H0・・
が1層もしくは複数の層LI、LH、LNを成して構成
された神経回路装置において、ニューロンの活動数が2
個以上で当該層毎に指定された値又は値の範囲となるよ
うに制御する手段C1、C2を有することにより、ニュ
ーロン数の発散を防ぎ、上記制御する手段が、当該層毎
の全ニューロンに供給される電源電流を検知して得た値
に依存する値を上記指定された値又は値の範囲とする手
段、もしくは当該層毎のニューロンの活動数を検知する
活動数検知ニューロンを設け、その出力の値を上記指定
された値又は値の範囲とする手段とすることによりLSI
回路の簡略化を図った。
を用いて構成される神経回路装置において、あらゆる問
題に対して学習を自律的に行え、かつ簡単で少量のLSI
回路で構成できる発火数制御型神経回路装置を提供す
る。 【解決手段】 複数個のニューロンI0・・、H0・・
が1層もしくは複数の層LI、LH、LNを成して構成
された神経回路装置において、ニューロンの活動数が2
個以上で当該層毎に指定された値又は値の範囲となるよ
うに制御する手段C1、C2を有することにより、ニュ
ーロン数の発散を防ぎ、上記制御する手段が、当該層毎
の全ニューロンに供給される電源電流を検知して得た値
に依存する値を上記指定された値又は値の範囲とする手
段、もしくは当該層毎のニューロンの活動数を検知する
活動数検知ニューロンを設け、その出力の値を上記指定
された値又は値の範囲とする手段とすることによりLSI
回路の簡略化を図った。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は文字認識、音声認
識、画像認識等学習型パターン認識装置に用いられる神
経回路装置に関し、特に発火数制御型神経回路装置に関
する。
識、画像認識等学習型パターン認識装置に用いられる神
経回路装置に関し、特に発火数制御型神経回路装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】学習機能を有するニューロ素子を用いて
構成される神経回路装置を実現するアーキテクチャとし
て、パーセプトロン、リカレント型ネットワーク、ホッ
プフィールドネットワーク、ネオコグニトロン、誤差逆
伝搬法、特徴地図法等の各種のモデルが提案されてい
る。これらのモデルは個々の機能をアナログ回路で実現
する手法や、プロセッサを基本回路として用いて機能を
プログラムで記述して実現する手法や、両手法を混合す
ることによって実現されていた。
構成される神経回路装置を実現するアーキテクチャとし
て、パーセプトロン、リカレント型ネットワーク、ホッ
プフィールドネットワーク、ネオコグニトロン、誤差逆
伝搬法、特徴地図法等の各種のモデルが提案されてい
る。これらのモデルは個々の機能をアナログ回路で実現
する手法や、プロセッサを基本回路として用いて機能を
プログラムで記述して実現する手法や、両手法を混合す
ることによって実現されていた。
【0003】アナログ回路を基本とするシステムにおい
ては、入力信号を処理するニューロ素子は、複数の入力
信号とニューロの状態関数としての個々の入力信号に対
する重み値との積和を、ギルバート増幅器等のアナログ
乗算回路や、加算回路を用いて行い、積和出力を各ニュ
ーロ素子が保持しているしきい値とをカレントミラー等
の比較回路で比較し、シグモイド関数等による関数変換
処理を行った結果を出力していた。詳しくは、カーバ・
ミード(Carver Mead)により1989年に発行された単
行本「Analog VLSI and Neural Systems」(訳本:臼井
支朗、米津宏雄訳「アナログVLSIと神経回路システ
ム」1993年発行)や、岩田あつし、雨宮好仁の著に
より1996年に電子情報通信学会から発行された「ニ
ューラルネットワークLSI」等に記載されている。
ては、入力信号を処理するニューロ素子は、複数の入力
信号とニューロの状態関数としての個々の入力信号に対
する重み値との積和を、ギルバート増幅器等のアナログ
乗算回路や、加算回路を用いて行い、積和出力を各ニュ
ーロ素子が保持しているしきい値とをカレントミラー等
の比較回路で比較し、シグモイド関数等による関数変換
処理を行った結果を出力していた。詳しくは、カーバ・
ミード(Carver Mead)により1989年に発行された単
行本「Analog VLSI and Neural Systems」(訳本:臼井
支朗、米津宏雄訳「アナログVLSIと神経回路システ
ム」1993年発行)や、岩田あつし、雨宮好仁の著に
より1996年に電子情報通信学会から発行された「ニ
ューラルネットワークLSI」等に記載されている。
【0004】後者のプロセッサ回路を基本としたシステ
ムでは、ニューロの積和機能、比較機能、関数変換機能
などの各処理はプログラムで記述され、複数のプロセッ
サに分割配分されて並列に計算された。
ムでは、ニューロの積和機能、比較機能、関数変換機能
などの各処理はプログラムで記述され、複数のプロセッ
サに分割配分されて並列に計算された。
【0005】また、ニューロ素子が有する積和機能、パ
ルス出力機能などの一部のニューロ素子の特徴的な機能
をアナログ回路で実現し、アナログディジタル変換を行
って残りの機能をディジタル的に処理する折衷方式も試
みられている。
ルス出力機能などの一部のニューロ素子の特徴的な機能
をアナログ回路で実現し、アナログディジタル変換を行
って残りの機能をディジタル的に処理する折衷方式も試
みられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来の方式の
ニューロ素子をLSI化する場合、神経回路装置での学習
があらゆる問題における各種の課題に対して容易に行わ
れることが必要である。LSI化された神経回路装置が柔
軟に適応できるようにするためには、各ニューロンが自
律的に課題を学習可能な方式(教師無し学習方式と呼ば
れる)が好ましい。
ニューロ素子をLSI化する場合、神経回路装置での学習
があらゆる問題における各種の課題に対して容易に行わ
れることが必要である。LSI化された神経回路装置が柔
軟に適応できるようにするためには、各ニューロンが自
律的に課題を学習可能な方式(教師無し学習方式と呼ば
れる)が好ましい。
【0007】この教師無し学習方式としてヘブ学習方式
や特徴地図法が知られている。同一層内におけるニュー
ロン間の競合学習を組み合わせたヘブ学習方式において
は、神経回路装置中のある群をなすニューロンを層状に
構成し、各層で唯一個のニューロンが勝者として出力を
出すことを許容している。同一層内におけるニューロン
間の競合による単一勝者法により自己学習可能なことが
明らかにされている。コホーネンによる特徴地図方式に
おいても、単一の勝者が選ばれ、勝者の近傍のニューロ
ンに対してのみ学習が行われる。しかし、単一勝者方式
によると、特徴として分類し抽出したいアイテム数だけ
のニューロンを出力層に設ける必要があり、出力層のニ
ューロン数が発散するという問題があった。
や特徴地図法が知られている。同一層内におけるニュー
ロン間の競合学習を組み合わせたヘブ学習方式において
は、神経回路装置中のある群をなすニューロンを層状に
構成し、各層で唯一個のニューロンが勝者として出力を
出すことを許容している。同一層内におけるニューロン
間の競合による単一勝者法により自己学習可能なことが
明らかにされている。コホーネンによる特徴地図方式に
おいても、単一の勝者が選ばれ、勝者の近傍のニューロ
ンに対してのみ学習が行われる。しかし、単一勝者方式
によると、特徴として分類し抽出したいアイテム数だけ
のニューロンを出力層に設ける必要があり、出力層のニ
ューロン数が発散するという問題があった。
【0008】一方教師有り学習法として好ましい学習効
率を示すものに誤差逆伝搬法がある。誤差逆伝搬法は、
入力信号を提示して得られる出力と、出力として期待す
る教師信号との差を求め、この誤差が小さくなるように
前段の中間層の重み値を変化させて学習を行うものであ
る。誤差逆伝搬法は単一勝者法を必要としないのでニュ
ーロン数の点では発散の問題は無くなるが、教師信号を
必要とし、また学習時の重み値の更新に複雑な計算が必
要であるため、LSI化する場合ニューロンのデータ処理
部の回路が複雑になるという問題がある。
率を示すものに誤差逆伝搬法がある。誤差逆伝搬法は、
入力信号を提示して得られる出力と、出力として期待す
る教師信号との差を求め、この誤差が小さくなるように
前段の中間層の重み値を変化させて学習を行うものであ
る。誤差逆伝搬法は単一勝者法を必要としないのでニュ
ーロン数の点では発散の問題は無くなるが、教師信号を
必要とし、また学習時の重み値の更新に複雑な計算が必
要であるため、LSI化する場合ニューロンのデータ処理
部の回路が複雑になるという問題がある。
【0009】複数の勝者を許容しニューロン数を減らす
方式として、黄、萩原等により電子情報通信学会技術報
告として1995年に発表された「複数勝者競合過程を
用いた自己組織化ニューラルネットワーク」(信学技報
NC94-94、143〜150ページ)、同じく1997年に発表
された「複数勝者自己組織化ニューラルネットワーク」
(信学技報NC96-156、7〜14ページ)がある。黄、萩原
等よる複数勝者自己組織化ニューラルネットワークは、
重み値の更新学習時に、競合層の出力の総和を求め、求
めた総和で競合層の出力を規格化して重み値の発散、消
失を防いでいる。しかし、規格化のためには出力の総和
を求め、求めた値で各々の出力値を規格化するという煩
雑な手順が必要で、LSI化したときのニューロンの回路
を複雑にするという問題がある。
方式として、黄、萩原等により電子情報通信学会技術報
告として1995年に発表された「複数勝者競合過程を
用いた自己組織化ニューラルネットワーク」(信学技報
NC94-94、143〜150ページ)、同じく1997年に発表
された「複数勝者自己組織化ニューラルネットワーク」
(信学技報NC96-156、7〜14ページ)がある。黄、萩原
等よる複数勝者自己組織化ニューラルネットワークは、
重み値の更新学習時に、競合層の出力の総和を求め、求
めた総和で競合層の出力を規格化して重み値の発散、消
失を防いでいる。しかし、規格化のためには出力の総和
を求め、求めた値で各々の出力値を規格化するという煩
雑な手順が必要で、LSI化したときのニューロンの回路
を複雑にするという問題がある。
【0010】本発明の目的は、神経回路装置をモデル化
したニューロン素子を用いて構成される神経回路装置に
おいて、あらゆる問題に対して学習を自律的に行え、か
つ簡単で少量のLSI回路で構成できる発火数制御型神経
回路装置を提供することにある。
したニューロン素子を用いて構成される神経回路装置に
おいて、あらゆる問題に対して学習を自律的に行え、か
つ簡単で少量のLSI回路で構成できる発火数制御型神経
回路装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の発火数制御型神
経回路装置は、複数個のニューロンが1層もしくは複数
の層を成して構成された神経回路装置であって、ニュー
ロンの活動数が、2個以上で層毎に指定された値もしく
は指定された値の範囲に依存して制約されるように、ニ
ューロンの活動数を制御する制御手段を有する。
経回路装置は、複数個のニューロンが1層もしくは複数
の層を成して構成された神経回路装置であって、ニュー
ロンの活動数が、2個以上で層毎に指定された値もしく
は指定された値の範囲に依存して制約されるように、ニ
ューロンの活動数を制御する制御手段を有する。
【0012】従って、各層における出力を発生するニュ
ーロンは2個以上であり、1個の場合の公知の単一勝者
法で見られるような複雑な処理の必要はなく、層毎にニ
ューロンが活動を開始するしきい値を設定制御すること
により簡単に行える。
ーロンは2個以上であり、1個の場合の公知の単一勝者
法で見られるような複雑な処理の必要はなく、層毎にニ
ューロンが活動を開始するしきい値を設定制御すること
により簡単に行える。
【0013】また、ニューロンの活動数が、2個以上で
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、層毎の全ニューロンに供給される電源電流
を検知して得た値に依存する値を、指定された値もしく
は指定された値の範囲とする検知制御手段を有してもよ
い。
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、層毎の全ニューロンに供給される電源電流
を検知して得た値に依存する値を、指定された値もしく
は指定された値の範囲とする検知制御手段を有してもよ
い。
【0014】従って、当該層のニューロンに供給される
電源電流は、当該層の活動しているニューロン数を現し
ており、この電流値を検知して得た値を関数変換してフ
ィードバックして当該層のニューロンの活動を制御する
ことにより簡単に活動するニューロン数の制約が行われ
る。
電源電流は、当該層の活動しているニューロン数を現し
ており、この電流値を検知して得た値を関数変換してフ
ィードバックして当該層のニューロンの活動を制御する
ことにより簡単に活動するニューロン数の制約が行われ
る。
【0015】また、ニューロンの活動数が、2個以上で
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、中間層の複数の層の全ニューロンに供給さ
れる電源電流を検知して得た値に依存する値を、指定さ
れた値もしくは指定された値の範囲として、電源電流を
検知した中間層の全ニューロンを制御する検知制御手段
と、出力層の全ニューロンに供給される電源電流を検知
して得た値に依存する値を、指定された値もしくは指定
された値の範囲として、出力層の全ニューロンを制御す
る検知制御手段とを有してもよい。
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、中間層の複数の層の全ニューロンに供給さ
れる電源電流を検知して得た値に依存する値を、指定さ
れた値もしくは指定された値の範囲として、電源電流を
検知した中間層の全ニューロンを制御する検知制御手段
と、出力層の全ニューロンに供給される電源電流を検知
して得た値に依存する値を、指定された値もしくは指定
された値の範囲として、出力層の全ニューロンを制御す
る検知制御手段とを有してもよい。
【0016】従って、中間層のニューロンに供給される
電源電流は、中間層で活動しているニューロン数を現し
ており、中間層の1層のみでなく複数の層に供給される
電流を併せて検知し、まとめて関数変換してフィードバ
ックし中間層の電源電流を検知した当該層のニューロン
の活動を制御することにより簡単に複数層を持つ中間層
のニューロンに対して活動するニューロン数の制約が行
われる。
電源電流は、中間層で活動しているニューロン数を現し
ており、中間層の1層のみでなく複数の層に供給される
電流を併せて検知し、まとめて関数変換してフィードバ
ックし中間層の電源電流を検知した当該層のニューロン
の活動を制御することにより簡単に複数層を持つ中間層
のニューロンに対して活動するニューロン数の制約が行
われる。
【0017】また、ニューロンの活動数が、2個以上で
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、中間層と出力層の全てのニューロンに供給
される電源電流を検知して得た値に依存する値を、指定
された値もしくは指定された値の範囲として、中間層と
出力層の全てのニューロンを制御する検知制御手段を有
してもよい。
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、中間層と出力層の全てのニューロンに供給
される電源電流を検知して得た値に依存する値を、指定
された値もしくは指定された値の範囲として、中間層と
出力層の全てのニューロンを制御する検知制御手段を有
してもよい。
【0018】従って、中間層と出力層のニューロンに供
給される電源電流は、中間層と出力層で活動しているニ
ューロン数を現しており、検知された電流値をフィード
バックし中間層と出力層の全ニューロンの活動を制御す
ることにより簡単に中間層と出力層の全部のニューロン
に対して活動するニューロン数の制約が行われる。
給される電源電流は、中間層と出力層で活動しているニ
ューロン数を現しており、検知された電流値をフィード
バックし中間層と出力層の全ニューロンの活動を制御す
ることにより簡単に中間層と出力層の全部のニューロン
に対して活動するニューロン数の制約が行われる。
【0019】また、ニューロンの活動数が、2個以上で
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、電源電流値を検知する検知手段と、検知さ
れた電源電流値を関数変換する手段と、関数変換された
値に依存して各層のニューロンに対して活動を促進もし
くは抑制するように制御する結合手段とから構成されて
もよい。
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、電源電流値を検知する検知手段と、検知さ
れた電源電流値を関数変換する手段と、関数変換された
値に依存して各層のニューロンに対して活動を促進もし
くは抑制するように制御する結合手段とから構成されて
もよい。
【0020】従って、電流値の検知手段、関数変換手
段、ニューロンの活動を制御する結合手段は、それぞれ
公知の簡単な半導体回路を用いて容易に実現できる。
段、ニューロンの活動を制御する結合手段は、それぞれ
公知の簡単な半導体回路を用いて容易に実現できる。
【0021】また、関数変換された値に依存して各層の
ニューロンに対して活動を促進もしくは抑制するように
制御する結合手段は、各層の活動しているニューロン数
が所望の数より少ない場合には活動を促進し、各層の活
動しているニューロン数が所望の数より多い場合には活
動を抑制するように制御する手段を有してもよい。
ニューロンに対して活動を促進もしくは抑制するように
制御する結合手段は、各層の活動しているニューロン数
が所望の数より少ない場合には活動を促進し、各層の活
動しているニューロン数が所望の数より多い場合には活
動を抑制するように制御する手段を有してもよい。
【0022】従って、活動の促進と抑制は、例えばニュ
ーロンを構成する重み値の一つとして結合手段の出力を
接続すること等により簡単に実現される。
ーロンを構成する重み値の一つとして結合手段の出力を
接続すること等により簡単に実現される。
【0023】また、検知された電源電流値を関数変換す
る手段の関数は、線形変換関数もしくは非線形変換関数
であってもよい。
る手段の関数は、線形変換関数もしくは非線形変換関数
であってもよい。
【0024】従って、これら線形変換関数の回路は増幅
回路と反転回路等の組み合わせにより容易に実現され、
また非線形変換関数の回路は、指数曲線や2次曲線など
を発生する非線形素子を用いて簡単に実現される。
回路と反転回路等の組み合わせにより容易に実現され、
また非線形変換関数の回路は、指数曲線や2次曲線など
を発生する非線形素子を用いて簡単に実現される。
【0025】また、ニューロンの活動数が、2個以上で
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、層毎のニューロンの活動数を検知する活動
数検知ニューロンであり、活動数検知ニューロンの出力
の値を指定された値もしくは指定された値の範囲として
もよい。
層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に依存
して制約されるように、ニューロンの活動数を制御する
制御手段は、層毎のニューロンの活動数を検知する活動
数検知ニューロンであり、活動数検知ニューロンの出力
の値を指定された値もしくは指定された値の範囲として
もよい。
【0026】従って、活動数検知ニューロンは、当該層
のニューロンの全てからの出力を受け、当該層で活動し
ているニューロンの数を検知し、当該層のニューロンの
活動を制御する。
のニューロンの全てからの出力を受け、当該層で活動し
ているニューロンの数を検知し、当該層のニューロンの
活動を制御する。
【0027】また、活動数検知ニューロンは、ニューロ
ンの活動数が層毎に指定された範囲の最小値を越えたと
き応答する最小値検知ニューロンと、ニューロンの活動
数が層毎に指定された範囲の最大値を越えたとき応答す
る最大値検知ニューロンとからなり、最小値検知ニュー
ロンは層のニューロンの活動を促進し、最大値検知ニュ
ーロンは層のニューロンの活動を抑制するように作用し
てもよい。
ンの活動数が層毎に指定された範囲の最小値を越えたと
き応答する最小値検知ニューロンと、ニューロンの活動
数が層毎に指定された範囲の最大値を越えたとき応答す
る最大値検知ニューロンとからなり、最小値検知ニュー
ロンは層のニューロンの活動を促進し、最大値検知ニュ
ーロンは層のニューロンの活動を抑制するように作用し
てもよい。
【0028】従って、最小値検知ニューロンは、当該層
のニューロンの各々からの出力を入力として受けてお
り、入力の総和が指定された活動数の最小値に到達した
とき出力を変化させるようにしきい値を設定することに
より最小値が検出される。最大値検知ニューロンは、同
様に入力として受けている当該層のニューロンからの入
力の総和が指定された活動数の最小値に到達したとき出
力を変化させるようにしきい値を設定することにより最
大値が検出される。
のニューロンの各々からの出力を入力として受けてお
り、入力の総和が指定された活動数の最小値に到達した
とき出力を変化させるようにしきい値を設定することに
より最小値が検出される。最大値検知ニューロンは、同
様に入力として受けている当該層のニューロンからの入
力の総和が指定された活動数の最小値に到達したとき出
力を変化させるようにしきい値を設定することにより最
大値が検出される。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて具体的に説明する。
示す図面に基づいて具体的に説明する。
【0030】(第1の実施例)図1は実施の形態1に関
わる発火数制御型神経回路装置の構成を示した第1の実
施例を示す図である。
わる発火数制御型神経回路装置の構成を示した第1の実
施例を示す図である。
【0031】第1の実施例の発火数制御型神経回路装置
は、入力信号を受ける入力層LIと最終出力を出す出力
層LNと、中間層としてここでは1層の中間層LHとか
らなる3層の階層構造を成す神経回路装置である。
は、入力信号を受ける入力層LIと最終出力を出す出力
層LNと、中間層としてここでは1層の中間層LHとか
らなる3層の階層構造を成す神経回路装置である。
【0032】入力層LIのニューロン数は入力信号数に
依存するがここでは、6個のニューロンI0〜I5が入
力信号X0〜X5をそれぞれ受け取る。図が複雑になる
ため示していないが、ニューロンI0〜I5の各々は中
間層LHの全ニューロンH0〜H5へ出力を与えてい
る。中間層LHのニューロン数は認識を行うカテゴリ数
に依存する。ここでは6個のニューロンH0〜H5が中
間層を構成している。ニューロンH0〜H5の各々は、
前段の入力層LIのニューロンI0〜I5の出力を受
け、次段の出力層LNの全ニューロンへ出力を与える。
出力層LNのニューロン数は認識を行うカテゴリに依存
するが、ここでは6個のニューロンN0〜N5としてい
る。出力層LNの各ニューロンN0〜N5は、前段の中
間層LHのニューロンH0〜H5の出力を受け、最終出
力Y0〜Y5を出力する。
依存するがここでは、6個のニューロンI0〜I5が入
力信号X0〜X5をそれぞれ受け取る。図が複雑になる
ため示していないが、ニューロンI0〜I5の各々は中
間層LHの全ニューロンH0〜H5へ出力を与えてい
る。中間層LHのニューロン数は認識を行うカテゴリ数
に依存する。ここでは6個のニューロンH0〜H5が中
間層を構成している。ニューロンH0〜H5の各々は、
前段の入力層LIのニューロンI0〜I5の出力を受
け、次段の出力層LNの全ニューロンへ出力を与える。
出力層LNのニューロン数は認識を行うカテゴリに依存
するが、ここでは6個のニューロンN0〜N5としてい
る。出力層LNの各ニューロンN0〜N5は、前段の中
間層LHのニューロンH0〜H5の出力を受け、最終出
力Y0〜Y5を出力する。
【0033】入力層LIのニューロンI0〜I5は電源
VIにより駆動され、中間層LHのニューロンH0〜H
5は電源VHで駆動され、出力層LNのニューロンN0
〜N5は電源VNで駆動される。制御手段C1は中間層
LHのニューロンH0〜H5の内で活動するニューロン
数がある指定された値もしくは値の範囲となるようにニ
ューロンH0〜H5の活動を制御する。制御手段C2は
出力層LNのニューロンN0〜N5の内で活動するニュ
ーロン数がある指定された値もしくは値の範囲となるよ
うにニューロンN0〜N5の活動を制御する。制御手段
C1,C2は、具体的には、活動するニューロン数が不
足する場合には、各ニューロンに興奮性の結合を行い所
望の活動数に達するまでニューロンへの入力レベルを上
げ続ける。もしくは、所望の活動数に達するまで各ニュ
ーロンが出力を出すしきい値を下げ続け、等価的にニュ
ーロンへの入力レベルを上げる作用をする。
VIにより駆動され、中間層LHのニューロンH0〜H
5は電源VHで駆動され、出力層LNのニューロンN0
〜N5は電源VNで駆動される。制御手段C1は中間層
LHのニューロンH0〜H5の内で活動するニューロン
数がある指定された値もしくは値の範囲となるようにニ
ューロンH0〜H5の活動を制御する。制御手段C2は
出力層LNのニューロンN0〜N5の内で活動するニュ
ーロン数がある指定された値もしくは値の範囲となるよ
うにニューロンN0〜N5の活動を制御する。制御手段
C1,C2は、具体的には、活動するニューロン数が不
足する場合には、各ニューロンに興奮性の結合を行い所
望の活動数に達するまでニューロンへの入力レベルを上
げ続ける。もしくは、所望の活動数に達するまで各ニュ
ーロンが出力を出すしきい値を下げ続け、等価的にニュ
ーロンへの入力レベルを上げる作用をする。
【0034】なお、ここでは各層において複数個のニュ
ーロンが活動しているので、認識するカテゴリ数に比し
て各層のニューロン数は少なくて良い。理想的には、例
えば6個のニューロンで2の6乗、即ち64個のカテゴ
リの認識が可能である。しかし、神経回路装置の汎化性
など考慮するとカテゴリ数は16程度が好ましい。
ーロンが活動しているので、認識するカテゴリ数に比し
て各層のニューロン数は少なくて良い。理想的には、例
えば6個のニューロンで2の6乗、即ち64個のカテゴ
リの認識が可能である。しかし、神経回路装置の汎化性
など考慮するとカテゴリ数は16程度が好ましい。
【0035】(第2の実施例)図2は実施の形態2に関
わる発火数制御型神経回路装置として、ニューロンの活
動数が2個以上で当該層毎に指定された値もしくは値の
範囲に依存して制約されるように制御する制御手段とし
てニューロ素子へ供給される当該層の電源電流の値を検
知して制御する手法を用いた装置の構成を示した第2の
実施例を示す図である。第2の実施例では、1層の入力
層LIと、1層の出力層LNと、2層の中間層LH1、
LH2から成り、それぞれが電源VI,VN,VH1,
VH2により駆動される。中間層第1層LH1は7個の
ニューロンH0〜H6から構成され、中間層第2層LH
2は6個のニューロンH10〜H15から構成される。
このように中間の各層のニューロン数は認識目的により
適宜決められる。
わる発火数制御型神経回路装置として、ニューロンの活
動数が2個以上で当該層毎に指定された値もしくは値の
範囲に依存して制約されるように制御する制御手段とし
てニューロ素子へ供給される当該層の電源電流の値を検
知して制御する手法を用いた装置の構成を示した第2の
実施例を示す図である。第2の実施例では、1層の入力
層LIと、1層の出力層LNと、2層の中間層LH1、
LH2から成り、それぞれが電源VI,VN,VH1,
VH2により駆動される。中間層第1層LH1は7個の
ニューロンH0〜H6から構成され、中間層第2層LH
2は6個のニューロンH10〜H15から構成される。
このように中間の各層のニューロン数は認識目的により
適宜決められる。
【0036】電源VH1から中間の第1層LH1の全ニ
ューロンに供給される電流は、検知制御手段DH1によ
り電流値が検知され、検知された電流値に依存して中間
層LH1のニューロンH0〜H6の活動を制御する。電
源VH2から中間の第2層LH2の全ニューロンに供給
される電流は、検知制御手段DH2により電流値が検知
され、検知された電流値に依存して中間層LH2のニュ
ーロンH10〜H15の活動を制御する。電源VNから
出力層LNのニューロンN0〜N5に供給される電流
は、同様に検知制御手段DNにより電流値が検知され、
検知された電流値に依存して出力層LNの全ニューロン
N0〜N5の活動を制御する。
ューロンに供給される電流は、検知制御手段DH1によ
り電流値が検知され、検知された電流値に依存して中間
層LH1のニューロンH0〜H6の活動を制御する。電
源VH2から中間の第2層LH2の全ニューロンに供給
される電流は、検知制御手段DH2により電流値が検知
され、検知された電流値に依存して中間層LH2のニュ
ーロンH10〜H15の活動を制御する。電源VNから
出力層LNのニューロンN0〜N5に供給される電流
は、同様に検知制御手段DNにより電流値が検知され、
検知された電流値に依存して出力層LNの全ニューロン
N0〜N5の活動を制御する。
【0037】第2の実施例においても、入力層から出力
層までの各層間の結線は図を見やすくする目的で省いて
ある。この実施の形態2のようにニューロン数が少ない
場合には各層間は全結線構成を取る。即ち前段の各ニュ
ーロンの出力は後段の全ニューロンに並列に繋がれる。
層までの各層間の結線は図を見やすくする目的で省いて
ある。この実施の形態2のようにニューロン数が少ない
場合には各層間は全結線構成を取る。即ち前段の各ニュ
ーロンの出力は後段の全ニューロンに並列に繋がれる。
【0038】(第3の実施例)図3は実施の形態2に関
わる第2の発火数制御型神経回路装置として、ニューロ
ンの活動数が2個以上で当該層毎に指定された値もしく
は値の範囲に依存して制約されるように制御する制御手
段としてニューロ素子へ供給される当該層の電源電流の
値を検知して制御する手法を用いた装置の第2の構成を
示した第3の実施例を示す図である。第3の実施例で
は、中間層が無く入力層と出力層を併せて1層LINと
している。
わる第2の発火数制御型神経回路装置として、ニューロ
ンの活動数が2個以上で当該層毎に指定された値もしく
は値の範囲に依存して制約されるように制御する制御手
段としてニューロ素子へ供給される当該層の電源電流の
値を検知して制御する手法を用いた装置の第2の構成を
示した第3の実施例を示す図である。第3の実施例で
は、中間層が無く入力層と出力層を併せて1層LINと
している。
【0039】1層のLIN層のニューロンIN0〜IN
5は電源VINにより駆動され、入力信号X0〜X5を
受け出力Y0〜Y5を出す。LIN層の6個のニューロ
ンIN0〜IN5のそれぞれは最終出力である出力Y0
〜Y5が再入力されるリカレント型の構造を取り入力信
号を認識する。電源VINからLIN層の全ニューロン
IN0〜IN5に供給される電源電流は、検知制御手段
DINにより電流値が検知され、検知された電流値に依
存してLIN層のニューロンIN0〜IN5の活動を制
御する。
5は電源VINにより駆動され、入力信号X0〜X5を
受け出力Y0〜Y5を出す。LIN層の6個のニューロ
ンIN0〜IN5のそれぞれは最終出力である出力Y0
〜Y5が再入力されるリカレント型の構造を取り入力信
号を認識する。電源VINからLIN層の全ニューロン
IN0〜IN5に供給される電源電流は、検知制御手段
DINにより電流値が検知され、検知された電流値に依
存してLIN層のニューロンIN0〜IN5の活動を制
御する。
【0040】(第4の実施例)図4は実施の形態3に関
わる発火数制御型神経回路装置として、複数層の中間層
のニューロンに供給される電源電流を併せて検知して得
た値に依存する値を前記指定された値もしくは値の範囲
として複数層の中間層のニューロンを制御する第4の実
施例の装置の構成を示した図である。出力層の制御は前
記第2の実施例と同一である。
わる発火数制御型神経回路装置として、複数層の中間層
のニューロンに供給される電源電流を併せて検知して得
た値に依存する値を前記指定された値もしくは値の範囲
として複数層の中間層のニューロンを制御する第4の実
施例の装置の構成を示した図である。出力層の制御は前
記第2の実施例と同一である。
【0041】電源VH0から中間層の全ての層LH1〜
LH3の全ニューロンH0〜H6,H10〜H15,H
20〜H24に供給される電流は、検知制御手段DH0
により電流値が検知され、検知された電流値に依存して
中間の全ての層LH1〜LH3のニューロンH0〜H2
4の活動を共通に制御する。電源VNから出力層LNの
全ニューロンN0〜N4に供給される電流は、同様に検
知制御手段DNにより電流値が検知され、検知された電
流値に依存して出力層LNのニューロンN0〜N4の活
動を制御する。中間層及び出力層の各層のニューロン数
は目的に応じて変化させられる。
LH3の全ニューロンH0〜H6,H10〜H15,H
20〜H24に供給される電流は、検知制御手段DH0
により電流値が検知され、検知された電流値に依存して
中間の全ての層LH1〜LH3のニューロンH0〜H2
4の活動を共通に制御する。電源VNから出力層LNの
全ニューロンN0〜N4に供給される電流は、同様に検
知制御手段DNにより電流値が検知され、検知された電
流値に依存して出力層LNのニューロンN0〜N4の活
動を制御する。中間層及び出力層の各層のニューロン数
は目的に応じて変化させられる。
【0042】(第5の実施例)図5は実施の形態4に関
わる発火数制御型神経回路装置として、中間層と出力層
の全てのニューロンに供給される電源電流を併せて検知
して得た電流値に依存した値を前記指定された値もしく
は値の範囲として、中間層と出力層の全てのニューロン
を制御する装置の構成を示した第5の実施例の装置の構
成を示した図である。本実施例では、中間層は2層LH
1,LH2から成り、中間層第1層LH1は7個のニュ
ーロンH0〜H6から、中間層第2層LH2は6個のニ
ューロンH10〜H15から、それぞれ構成される。
わる発火数制御型神経回路装置として、中間層と出力層
の全てのニューロンに供給される電源電流を併せて検知
して得た電流値に依存した値を前記指定された値もしく
は値の範囲として、中間層と出力層の全てのニューロン
を制御する装置の構成を示した第5の実施例の装置の構
成を示した図である。本実施例では、中間層は2層LH
1,LH2から成り、中間層第1層LH1は7個のニュ
ーロンH0〜H6から、中間層第2層LH2は6個のニ
ューロンH10〜H15から、それぞれ構成される。
【0043】電源VHNから中間層の全ての層LH1〜
LH2のニューロンH0〜H6,H10〜H15と出力
層LNの全ニューロンN0〜N5に供給される電流は、
共通の検知制御手段DHNにより電流値が検知され、検
知された電流値に依存して中間層の全ての層LH1、L
H2のニューロンH0〜H15の活動と出力層LNのニ
ューロンN0〜N5の活動を共通に制御する。
LH2のニューロンH0〜H6,H10〜H15と出力
層LNの全ニューロンN0〜N5に供給される電流は、
共通の検知制御手段DHNにより電流値が検知され、検
知された電流値に依存して中間層の全ての層LH1、L
H2のニューロンH0〜H15の活動と出力層LNのニ
ューロンN0〜N5の活動を共通に制御する。
【0044】(第6の実施例)図6は実施の形態5に関
わる発火数制御型神経回路装置として、当該層でのニュ
ーロンの活動数を指定された値もしくは値の範囲に依存
して制約されるように制御する手段が、電源電流値を検
知する検知手段と検知された電流値を関数変換する手段
と、関数変換された値に依存して当該層のニューロンの
活動を促進もしくは抑制するように制御する結合手段か
らなる装置の構成を示した図である。第2の実施例、第
3の実施例、第4の実施例、第5の実施例で示したニュ
ーロンの活動数を制御する手段は、電源電流値を検知す
る検知回路504と、検知された電流値を関数変換する
関数変換回路505と、関数変換された値で規定される
値の範囲S1〜S2でもって各層のニューロンの活動を
促進もしくは抑制するように制御する結合部506から
なる。
わる発火数制御型神経回路装置として、当該層でのニュ
ーロンの活動数を指定された値もしくは値の範囲に依存
して制約されるように制御する手段が、電源電流値を検
知する検知手段と検知された電流値を関数変換する手段
と、関数変換された値に依存して当該層のニューロンの
活動を促進もしくは抑制するように制御する結合手段か
らなる装置の構成を示した図である。第2の実施例、第
3の実施例、第4の実施例、第5の実施例で示したニュ
ーロンの活動数を制御する手段は、電源電流値を検知す
る検知回路504と、検知された電流値を関数変換する
関数変換回路505と、関数変換された値で規定される
値の範囲S1〜S2でもって各層のニューロンの活動を
促進もしくは抑制するように制御する結合部506から
なる。
【0045】端子501が電源に接続され、端子502
が図2〜5に示すように当該層のニューロンへ接続さ
れ、端子間に抵抗503を介在する。検知回路504
は、抵抗503の両端の電圧を検知することにより電源
電流iを検知している。電源電流iを検知して得られた
出力電圧V1は関数変換回路505に入力され線形、非
線形の所望の関数変換された出力V2が得られる。出力
V2は結合部506へ入力され出力V2が指定された値
の範囲の最小値S1より小さい場合にはニューロンの活
動を促進するための正の出力を、出力V2が指定された
値の範囲の最大値S2より大きい場合にはニューロンの
活動を抑制するための負の出力を端子507へ発生す
る。
が図2〜5に示すように当該層のニューロンへ接続さ
れ、端子間に抵抗503を介在する。検知回路504
は、抵抗503の両端の電圧を検知することにより電源
電流iを検知している。電源電流iを検知して得られた
出力電圧V1は関数変換回路505に入力され線形、非
線形の所望の関数変換された出力V2が得られる。出力
V2は結合部506へ入力され出力V2が指定された値
の範囲の最小値S1より小さい場合にはニューロンの活
動を促進するための正の出力を、出力V2が指定された
値の範囲の最大値S2より大きい場合にはニューロンの
活動を抑制するための負の出力を端子507へ発生す
る。
【0046】各ニューロンは、実施の形態5に示される
ように、端子507から正の出力を受けると活動を促進
させてニューロンが出力を出すように作用する。この動
作は、従来から行われているように端子507の出力を
正の重み値を介して各ニューロンに結合させる方法が一
般的である。各ニューロンが端子507から負の出力を
受けると、介在する重み値との積が負となり、ニューロ
ンの活動が抑制される。即ち、端子507の出力が負の
場合には、ニューロンとの結合が等価的に抑制性結合と
して作用する。
ように、端子507から正の出力を受けると活動を促進
させてニューロンが出力を出すように作用する。この動
作は、従来から行われているように端子507の出力を
正の重み値を介して各ニューロンに結合させる方法が一
般的である。各ニューロンが端子507から負の出力を
受けると、介在する重み値との積が負となり、ニューロ
ンの活動が抑制される。即ち、端子507の出力が負の
場合には、ニューロンとの結合が等価的に抑制性結合と
して作用する。
【0047】(第7の実施例)図7は実施の形態6に関
わる発火数制御型神経回路装置として、図6に示す第6
の実施例の結合部506が介在する重み値との積が正と
なりニューロンの活動を促進する出力を出す強調性結合
部601とニューロンの活動を抑制する出力を出す抑制
性結合部602から成る結合手段を有する装置の構成を
示した図である。
わる発火数制御型神経回路装置として、図6に示す第6
の実施例の結合部506が介在する重み値との積が正と
なりニューロンの活動を促進する出力を出す強調性結合
部601とニューロンの活動を抑制する出力を出す抑制
性結合部602から成る結合手段を有する装置の構成を
示した図である。
【0048】強調性結合部601は端子603から各ニ
ューロンへ強調性結合し、抑制性結合部602は端子6
04から各ニューロンへ抑制性結合している。実施の形
態6に示されるように、強調性結合は、従来から知られ
ているように信号が入るとニューロンの活動を促進する
ように作用し、抑制性結合は信号が入るとニューロンの
活動を抑制する作用をする。
ューロンへ強調性結合し、抑制性結合部602は端子6
04から各ニューロンへ抑制性結合している。実施の形
態6に示されるように、強調性結合は、従来から知られ
ているように信号が入るとニューロンの活動を促進する
ように作用し、抑制性結合は信号が入るとニューロンの
活動を抑制する作用をする。
【0049】(第8の実施例)図8は実施の形態7に関
わる発火数制御型神経回路装置として、関数変換する手
段の関数の形を具体的に示した図である。指定された値
の範囲としてニューロンの活動数を制御する範囲S1〜
S2もしくはS1、S2に相当する出力を与える電源電
流I1〜I2の範囲において、変換関数は線形もしくは
設計された指数関数や2次関数等の関数である。電源電
流I1〜I2の範囲外においては、関数の値は神経回路
装置の動作に影響しないのでその形は問われない。
わる発火数制御型神経回路装置として、関数変換する手
段の関数の形を具体的に示した図である。指定された値
の範囲としてニューロンの活動数を制御する範囲S1〜
S2もしくはS1、S2に相当する出力を与える電源電
流I1〜I2の範囲において、変換関数は線形もしくは
設計された指数関数や2次関数等の関数である。電源電
流I1〜I2の範囲外においては、関数の値は神経回路
装置の動作に影響しないのでその形は問われない。
【0050】(第9の実施例)図9は実施の形態8に関
わる発火数制御型神経回路装置として、第1の実施例で
示したニューロンの活動数を当該層毎に指定された値も
しくは値の範囲に依存して制約されるように制御する手
段として、当該層毎のニューロンの活動数を検知する活
動数検知ニューロンを設け、活動数検知ニューロンの出
力の値を指定された値もしくは値の範囲とした装置の構
成を示した第9の実施例を示す図である。
わる発火数制御型神経回路装置として、第1の実施例で
示したニューロンの活動数を当該層毎に指定された値も
しくは値の範囲に依存して制約されるように制御する手
段として、当該層毎のニューロンの活動数を検知する活
動数検知ニューロンを設け、活動数検知ニューロンの出
力の値を指定された値もしくは値の範囲とした装置の構
成を示した第9の実施例を示す図である。
【0051】第9の実施例の発火数制御型神経回路装置
は、入力信号を受ける入力層LIと最終出力を出す出力
層LNと、中間層としてここでは1層の中間層LHとか
らなる3層の階層構造を成す神経回路装置であり、それ
ぞれが電源VI,VN,VHにより駆動される。入力層
の構成は第2の実施例と同一である。中間層LHは6個
のニューロンH0〜H5から構成され、出力層LNも6
個のニューロンN0〜N5から構成される。図には示し
ていないが第2の実施例と同様、中間層の各ニューロン
の入力へは入力層LIの全ニューロンからの出力が接続
され、その出力は出力層の全ニューロンへ接続されてい
る。中間層,出力層の各層のニューロン数は前述のよう
に認識目的により適宜決められる。
は、入力信号を受ける入力層LIと最終出力を出す出力
層LNと、中間層としてここでは1層の中間層LHとか
らなる3層の階層構造を成す神経回路装置であり、それ
ぞれが電源VI,VN,VHにより駆動される。入力層
の構成は第2の実施例と同一である。中間層LHは6個
のニューロンH0〜H5から構成され、出力層LNも6
個のニューロンN0〜N5から構成される。図には示し
ていないが第2の実施例と同様、中間層の各ニューロン
の入力へは入力層LIの全ニューロンからの出力が接続
され、その出力は出力層の全ニューロンへ接続されてい
る。中間層,出力層の各層のニューロン数は前述のよう
に認識目的により適宜決められる。
【0052】活動数検知ニューロンCNHは、中間層の
ニューロンH0〜H5の各々からの出力を入力としてい
る。活動数検知ニューロンCNHは、活動している中間
層のニューロンの数が指定された最小値より小さい場合
には正の出力をし、活動している中間層のニューロンの
数が指定された最大値より大きい場合には負の出力を
し、活動している中間層のニューロンの数が指定された
値の範囲にある場合には零を出力する。その結果、活動
数検知ニューロンCNHの出力が接続されている中間層
LHのニューロンH0〜H5は、正の出力を受けたとき
ニューロンの活動を促進し、負の出力を受けたときニュ
ーロンの活動を抑制し、零出力を受けたときは活動の制
御を行わない。以上の操作により、中間層のニューロン
の活動数の制御が行われる。
ニューロンH0〜H5の各々からの出力を入力としてい
る。活動数検知ニューロンCNHは、活動している中間
層のニューロンの数が指定された最小値より小さい場合
には正の出力をし、活動している中間層のニューロンの
数が指定された最大値より大きい場合には負の出力を
し、活動している中間層のニューロンの数が指定された
値の範囲にある場合には零を出力する。その結果、活動
数検知ニューロンCNHの出力が接続されている中間層
LHのニューロンH0〜H5は、正の出力を受けたとき
ニューロンの活動を促進し、負の出力を受けたときニュ
ーロンの活動を抑制し、零出力を受けたときは活動の制
御を行わない。以上の操作により、中間層のニューロン
の活動数の制御が行われる。
【0053】活動数検知ニューロンCNNは、出力層の
ニューロンN0〜N5の各々からの出力を入力としてい
る。活動数検知ニューロンCNNは、ニューロンCNH
と同様、活動している出力層のニューロンの数が指定さ
れた最小値より小さい場合には正の出力をし、活動して
いる出力層のニューロンの数が指定された最大値より大
きい場合には負の出力をし、活動している出力層のニュ
ーロンの数が指定された値の範囲にある場合には零を出
力する。その結果、活動数検知ニューロンCNNの出力
が接続されている出力層LNのニューロンN0〜N5
は、正の出力を受けたときニューロンの活動を促進し、
負の出力を受けたときニューロンの活動を抑制し、零出
力を受けたときは活動の制御を行わない。
ニューロンN0〜N5の各々からの出力を入力としてい
る。活動数検知ニューロンCNNは、ニューロンCNH
と同様、活動している出力層のニューロンの数が指定さ
れた最小値より小さい場合には正の出力をし、活動して
いる出力層のニューロンの数が指定された最大値より大
きい場合には負の出力をし、活動している出力層のニュ
ーロンの数が指定された値の範囲にある場合には零を出
力する。その結果、活動数検知ニューロンCNNの出力
が接続されている出力層LNのニューロンN0〜N5
は、正の出力を受けたときニューロンの活動を促進し、
負の出力を受けたときニューロンの活動を抑制し、零出
力を受けたときは活動の制御を行わない。
【0054】以上の操作により、出力層のニューロンの
活動数の制御が行われる。活動数検知ニューロンCN
H,CNNは、中間層もしくは出力層で用いられたもの
と同様のニューロン素子を用いて構成可能である。
活動数の制御が行われる。活動数検知ニューロンCN
H,CNNは、中間層もしくは出力層で用いられたもの
と同様のニューロン素子を用いて構成可能である。
【0055】なお図9においても、入力層から出力層ま
での各層間の結線は図を見やすくする目的で省いてあ
る。この第9の実施例のようにニューロン数が少ない場
合には各層間は全結線構成を取る。即ち前段の各ニュー
ロンの出力は後段の全ニューロンに並列に繋がれる。
での各層間の結線は図を見やすくする目的で省いてあ
る。この第9の実施例のようにニューロン数が少ない場
合には各層間は全結線構成を取る。即ち前段の各ニュー
ロンの出力は後段の全ニューロンに並列に繋がれる。
【0056】(第10の実施例)図10は実施の形態9
に関わる発火数制御型神経回路装置として、第9の実施
例で示した活動数検知ニューロンが、活動数が当該層毎
に指定された範囲の最小値を越えるとき応答する最小値
検知ニューロンと、活動数が指定された範囲の最大値を
越えるとき応答する最大値検知ニューロンとからなり、
最小値検知ニューロンは当該層のニューロンの活動を促
進し、最大値検知ニューロンは当該層のニューロンの活
動を抑制するように作用する装置の構成を示した第10
の実施例を示す図である。
に関わる発火数制御型神経回路装置として、第9の実施
例で示した活動数検知ニューロンが、活動数が当該層毎
に指定された範囲の最小値を越えるとき応答する最小値
検知ニューロンと、活動数が指定された範囲の最大値を
越えるとき応答する最大値検知ニューロンとからなり、
最小値検知ニューロンは当該層のニューロンの活動を促
進し、最大値検知ニューロンは当該層のニューロンの活
動を抑制するように作用する装置の構成を示した第10
の実施例を示す図である。
【0057】第10の実施例の発火数制御型神経回路装
置は、第9の実施例と同様、入力信号を受ける入力層L
Iと最終出力を出す出力層LNと、中間層としてここで
は1層の中間層LHとからなる3層の階層構造を成す神
経回路装置であり、それぞれが電源VI,VN,VHに
より駆動される。入力層の構成は第2、第9の実施例と
同一である。中間層LHは6個のニューロンH0〜H5
から構成され、出力層LNも6個のニューロンN0〜N
5から構成される。図には示していないが第2の実施例
と同様、中間層の各ニューロンへの入力は入力層の全ニ
ューロンからの出力が接続され、その出力は出力層の全
ニューロンへ接続されている。中間層、出力層の各層の
ニューロン数は前述のように認識目的により適宜決めら
れる。
置は、第9の実施例と同様、入力信号を受ける入力層L
Iと最終出力を出す出力層LNと、中間層としてここで
は1層の中間層LHとからなる3層の階層構造を成す神
経回路装置であり、それぞれが電源VI,VN,VHに
より駆動される。入力層の構成は第2、第9の実施例と
同一である。中間層LHは6個のニューロンH0〜H5
から構成され、出力層LNも6個のニューロンN0〜N
5から構成される。図には示していないが第2の実施例
と同様、中間層の各ニューロンへの入力は入力層の全ニ
ューロンからの出力が接続され、その出力は出力層の全
ニューロンへ接続されている。中間層、出力層の各層の
ニューロン数は前述のように認識目的により適宜決めら
れる。
【0058】中間層の最小値検知ニューロンCNH1及
び最大値検知ニューロンCNH2は、それぞれ中間層の
ニューロンH0〜H5の各々からの出力を入力としてい
る。最小値検知ニューロンCNH1は、活動している中
間層のニューロンの数が指定された最小値より小さい場
合には正の出力をし、それ以外では零を出力する。最大
値検知ニューロンCNH2は、活動している中間層のニ
ューロンの数が指定された最大値より大きい場合には正
の出力をし、それ以外では零を出力する。最小値検知ニ
ューロンCNH1の出力は、中間層LHのニューロンH
0〜H5に強調性結合され、最大値検知ニューロンCN
H2の出力は、中間層LHのニューロンH0〜H5に抑
制性結合されている。その結果、最小値検知ニューロン
CNH1が出力を出したときには中間層のニューロンの
活動は促進され、最大値検知ニューロンCNH2が出力
を出したときには中間層のニューロンの活動は抑制され
る。最小値検知ニューロンCNH1及び最大値検知ニュ
ーロンCNH2が零を出力している場合には、中間層の
ニューロンの活動は何の制御も受けない。以上の操作に
より、中間層のニューロンの活動数の制御が行われる。
び最大値検知ニューロンCNH2は、それぞれ中間層の
ニューロンH0〜H5の各々からの出力を入力としてい
る。最小値検知ニューロンCNH1は、活動している中
間層のニューロンの数が指定された最小値より小さい場
合には正の出力をし、それ以外では零を出力する。最大
値検知ニューロンCNH2は、活動している中間層のニ
ューロンの数が指定された最大値より大きい場合には正
の出力をし、それ以外では零を出力する。最小値検知ニ
ューロンCNH1の出力は、中間層LHのニューロンH
0〜H5に強調性結合され、最大値検知ニューロンCN
H2の出力は、中間層LHのニューロンH0〜H5に抑
制性結合されている。その結果、最小値検知ニューロン
CNH1が出力を出したときには中間層のニューロンの
活動は促進され、最大値検知ニューロンCNH2が出力
を出したときには中間層のニューロンの活動は抑制され
る。最小値検知ニューロンCNH1及び最大値検知ニュ
ーロンCNH2が零を出力している場合には、中間層の
ニューロンの活動は何の制御も受けない。以上の操作に
より、中間層のニューロンの活動数の制御が行われる。
【0059】出力層の最小値検知ニューロンCNN1及
び最大値検知ニューロンCNN2は、それぞれ出力層の
ニューロンN0〜N5の各々からの出力を入力としてい
る。最小値検知ニューロンCNN1は、活動している出
力層のニューロンの数が指定された最小値より小さい場
合には正の出力をし、それ以外では零を出力する。最大
値検知ニューロンCNN2は、活動している出力層のニ
ューロンの数が指定された最大値より大きい場合には正
の出力をし、それ以外では零を出力する。最小値検知ニ
ューロンCNN1の出力は、出力層LNのニューロンN
0〜N5に強調性結合され、最大値検知ニューロンCN
N2の出力は、出力層LHのニューロンN0〜N5に抑
制性結合されている。その結果、最小値検知ニューロン
CNN1が出力を出したときには出力層のニューロンの
活動は促進され、最大値検知ニューロンCNN2が出力
を出したときには出力層のニューロンの活動は抑制され
る。最小値検知ニューロンCNN1及び最大値検知ニュ
ーロンCNN2が零を出力している場合には、中間層の
ニューロンの活動は何の制御も受けない。以上の操作に
より、出力層のニューロンの活動数の制御が行われる。
び最大値検知ニューロンCNN2は、それぞれ出力層の
ニューロンN0〜N5の各々からの出力を入力としてい
る。最小値検知ニューロンCNN1は、活動している出
力層のニューロンの数が指定された最小値より小さい場
合には正の出力をし、それ以外では零を出力する。最大
値検知ニューロンCNN2は、活動している出力層のニ
ューロンの数が指定された最大値より大きい場合には正
の出力をし、それ以外では零を出力する。最小値検知ニ
ューロンCNN1の出力は、出力層LNのニューロンN
0〜N5に強調性結合され、最大値検知ニューロンCN
N2の出力は、出力層LHのニューロンN0〜N5に抑
制性結合されている。その結果、最小値検知ニューロン
CNN1が出力を出したときには出力層のニューロンの
活動は促進され、最大値検知ニューロンCNN2が出力
を出したときには出力層のニューロンの活動は抑制され
る。最小値検知ニューロンCNN1及び最大値検知ニュ
ーロンCNN2が零を出力している場合には、中間層の
ニューロンの活動は何の制御も受けない。以上の操作に
より、出力層のニューロンの活動数の制御が行われる。
【0060】中間層と出力層の最小値検知ニューロンC
NH1,CNN1及び中間層と出力層の最大値検知ニュ
ーロンCNH2,CNN2は、中間層や出力層で用いら
れるものと同様のニューロン素子を用いて構成可能であ
る。
NH1,CNN1及び中間層と出力層の最大値検知ニュ
ーロンCNH2,CNN2は、中間層や出力層で用いら
れるものと同様のニューロン素子を用いて構成可能であ
る。
【0061】図10においても、入力層から出力層まで
の各層間の結線は図を見やすくする目的で省いてある。
この第10の実施例のようにニューロン数が少ない場合
には各層間は全結線構成を取る。即ち前段の各ニューロ
ンの出力は後段の全ニューロンに並列に繋がれる。
の各層間の結線は図を見やすくする目的で省いてある。
この第10の実施例のようにニューロン数が少ない場合
には各層間は全結線構成を取る。即ち前段の各ニューロ
ンの出力は後段の全ニューロンに並列に繋がれる。
【0062】(他の実施例)以上図1〜図5で示した第
1の実施例〜第5の実施例以外に、第3の実施例として
図3に示すリカレント型ネットワークを2層以上に重ね
たもの、リカレント型ネットワークと図1〜図5で示し
た第1の実施例〜第5の実施例の様なフィードフォワー
ド型ネットワークを組み合わせた他の種々の構成が本発
明として実施できるのは明らかである。
1の実施例〜第5の実施例以外に、第3の実施例として
図3に示すリカレント型ネットワークを2層以上に重ね
たもの、リカレント型ネットワークと図1〜図5で示し
た第1の実施例〜第5の実施例の様なフィードフォワー
ド型ネットワークを組み合わせた他の種々の構成が本発
明として実施できるのは明らかである。
【0063】また、図9、図10で示した第9の実施例
〜第10の実施例以外に、第3の実施例として図3に示
すリカレント型ネットワークを用いたもの、もしくは2
層以上に重ねたもの、リカレント型ネットワークと図1
〜図5で示した第1の実施例〜第5の実施例の様なフィ
ードフォワード型ネットワークを組み合わせた他の種々
の構成が本発明として実施できるのは明らかである。
〜第10の実施例以外に、第3の実施例として図3に示
すリカレント型ネットワークを用いたもの、もしくは2
層以上に重ねたもの、リカレント型ネットワークと図1
〜図5で示した第1の実施例〜第5の実施例の様なフィ
ードフォワード型ネットワークを組み合わせた他の種々
の構成が本発明として実施できるのは明らかである。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1層以上の複数の層から成る神経回路装置において、競
合する層におけるニューロンの活動数を2個以上とする
ことにより、認識可能なカテゴリ数を増加させかつ必要
とするニューロン数の発散を防いでLSI化可能な数にニ
ューロン数を低減させ、ニューロンの活動数を当該層毎
に指定された値もしくは値の範囲となるように制御する
ことにより、神経回路装置からなるシステムの構成と動
作を簡単にするとともに、神経回路装置を構成する回路
を簡略化することができる。
1層以上の複数の層から成る神経回路装置において、競
合する層におけるニューロンの活動数を2個以上とする
ことにより、認識可能なカテゴリ数を増加させかつ必要
とするニューロン数の発散を防いでLSI化可能な数にニ
ューロン数を低減させ、ニューロンの活動数を当該層毎
に指定された値もしくは値の範囲となるように制御する
ことにより、神経回路装置からなるシステムの構成と動
作を簡単にするとともに、神経回路装置を構成する回路
を簡略化することができる。
【図1】実施の形態1に関わる装置構成を持つ第1の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図2】実施の形態2に関わる電源電流を検知して制御
する第2の実施例を示す図である。
する第2の実施例を示す図である。
【図3】実施の形態2に関わる電源電流を検知して制御
する第2の装置として1層のリカレント型構成を持つ第
3の実施例を示す図である。
する第2の装置として1層のリカレント型構成を持つ第
3の実施例を示す図である。
【図4】実施の形態3に関わる複数層の中間層のニュー
ロンを併せて検知して制御する第4の実施例を示す図で
ある。
ロンを併せて検知して制御する第4の実施例を示す図で
ある。
【図5】実施の形態4に関わる中間層と出力層の全のニ
ューロンの電源電流を併せて検知して制御する第5の実
施例を示す図である。
ューロンの電源電流を併せて検知して制御する第5の実
施例を示す図である。
【図6】実施の形態5に関わるニューロンの活動数を指
定された値もしくは値の範囲となるように制御する手段
の構成を示したた第6の実施例を示す図である。
定された値もしくは値の範囲となるように制御する手段
の構成を示したた第6の実施例を示す図である。
【図7】実施の形態6に関わるニューロンの活動数を促
進、抑制する手段の第2構成として強調性結合と抑制性
結合持つ第8の実施例を示す図である。
進、抑制する手段の第2構成として強調性結合と抑制性
結合持つ第8の実施例を示す図である。
【図8】実施の形態7に関わるニューロンの活動数を指
定された値もしくは値の範囲とする時の関数変換回路の
関数を示した第8の実施例を示す図である。
定された値もしくは値の範囲とする時の関数変換回路の
関数を示した第8の実施例を示す図である。
【図9】実施の形態8に関わる当該層毎のニューロンの
活動数を検知する活動数検知ニューロンを設け、その出
力で制御する第9の実施例を示す図である。
活動数を検知する活動数検知ニューロンを設け、その出
力で制御する第9の実施例を示す図である。
【図10】実施の形態9に関わり、実施の形態8の活動
数検知ニューロンが最小値検知ニューロンと最大値検知
ニューロンとからなる第10の実施例を示す図である。
数検知ニューロンが最小値検知ニューロンと最大値検知
ニューロンとからなる第10の実施例を示す図である。
501,502,507,603,604 端子 503 抵抗 504 検知回路 505 関数変換回路 506 結合部 601 強調性結合部 602 抑制性結合部 LI 入力層 LH、LH1,LH2、LH3 中間層 LN 出力層 LIN 入出力層 C1、C2 活動数の制御手段 H0〜H24 中間層のニューロン I0〜I5 入力層のニューロン IN0〜IN5 入出力層のニューロン N0〜N5 出力層のニューロン X0〜X5 入力信号 Y0〜Y5 最終出力 DH1,DH2,DH0,DN,DIN,DHN 電
源電流の検知制御手段 VI 入力層の電源 VH,VH1,VH2,VH0 中間層の電源 VIN 入出力層の電源 VHN 中間層・出力層の電源 CNH,CNN 活動数検知ニューロン CNH1,CNN1 最小値検知ニューロン CNH2,CNN2 最大値検知ニューロン
源電流の検知制御手段 VI 入力層の電源 VH,VH1,VH2,VH0 中間層の電源 VIN 入出力層の電源 VHN 中間層・出力層の電源 CNH,CNN 活動数検知ニューロン CNH1,CNN1 最小値検知ニューロン CNH2,CNN2 最大値検知ニューロン
Claims (9)
- 【請求項1】 複数個のニューロンが1層もしくは複数
の層を成して構成された神経回路装置であって、 ニューロンの活動数が、2個以上で前記層毎に指定され
た値もしくは指定された値の範囲に依存して制約される
ように、前記ニューロンの活動数を制御する制御手段を
有する発火数制御型神経回路装置。 - 【請求項2】 前記ニューロンの活動数が、2個以上で
前記層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に
依存して制約されるように、前記ニューロンの活動数を
制御する制御手段は、 前記層毎の全ニューロンに供給される電源電流を検知し
て得た値に依存する値を、前記指定された値もしくは指
定された値の範囲とする検知制御手段を有する請求項1
に記載の発火数制御型神経回路装置。 - 【請求項3】 前記ニューロンの活動数が、2個以上で
前記層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に
依存して制約されるように、前記ニューロンの活動数を
制御する制御手段は、 中間層の複数の層の全ニューロンに供給される電源電流
を検知して得た値に依存する値を、前記指定された値も
しくは指定された値の範囲として、電源電流を検知した
前記中間層の全ニューロンを制御する検知制御手段と、 出力層の全ニューロンに供給される電源電流を検知して
得た値に依存する値を、前記指定された値もしくは指定
された値の範囲として、前記出力層の全ニューロンを制
御する検知制御手段とを有する請求項1に記載の発火数
制御型神経回路装置。 - 【請求項4】 前記ニューロンの活動数が、2個以上で
前記層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に
依存して制約されるように、前記ニューロンの活動数を
制御する制御手段は、 中間層と出力層の全てのニューロンに供給される電源電
流を検知して得た値に依存する値を、前記指定された値
もしくは指定された値の範囲として、前記中間層と前記
出力層の全てのニューロンを制御する検知制御手段を有
する請求項1に記載の発火数制御型神経回路装置。 - 【請求項5】 前記ニューロンの活動数が、2個以上で
前記層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に
依存して制約されるように、前記ニューロンの活動数を
制御する制御手段は、 電源電流値を検知する検知手段と、 検知された前記電源電流値を関数変換する手段と、 関数変換された値に依存して前記各層のニューロンに対
して活動を促進もしくは抑制するように制御する結合手
段とから構成される請求項1から請求項4の何れか1項
に記載の発火数制御型神経回路装置。 - 【請求項6】 前記関数変換された値に依存して前記各
層のニューロンに対して活動を促進もしくは抑制するよ
うに制御する結合手段は、 前記各層の活動しているニューロン数が所望の数より少
ない場合には活動を促進し、前記各層の活動しているニ
ューロン数が所望の数より多い場合には活動を抑制する
ように制御する手段を有する請求項5に記載の発火数制
御型神経回路装置。 - 【請求項7】 前記検知された前記電源電流値を関数変
換する手段の関数は、 線形変換関数もしくは非線形変換関数である請求項5に
記載の発火数制御型神経回路装置。 - 【請求項8】 前記ニューロンの活動数が、2個以上で
前記層毎に指定された値もしくは指定された値の範囲に
依存して制約されるように、前記ニューロンの活動数を
制御する制御手段は、 前記層毎のニューロンの活動数を検知する活動数検知ニ
ューロンであり、該活動数検知ニューロンの出力の値を
前記指定された値もしくは指定された値の範囲とする請
求項1に記載の発火数制御型神経回路装置。 - 【請求項9】 前記活動数検知ニューロンは、 前記ニューロンの活動数が前記層毎に指定された範囲の
最小値を越えたとき応答する最小値検知ニューロンと、 前記ニューロンの活動数が前記層毎に指定された範囲の
最大値を越えたとき応答する最大値検知ニューロンとか
らなり、 前記最小値検知ニューロンは前記層のニューロンの活動
を促進し、 前記最大値検知ニューロンは前記層のニューロンの活動
を抑制するように作用する請求項8に記載の発火数制御
型神経回路装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10141493A JPH11338844A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 発火数制御型神経回路装置 |
US09/313,984 US6463423B1 (en) | 1998-05-22 | 1999-05-19 | Multi-winners feedforward neural network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10141493A JPH11338844A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 発火数制御型神経回路装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11338844A true JPH11338844A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15293218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10141493A Pending JPH11338844A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 発火数制御型神経回路装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6463423B1 (ja) |
JP (1) | JPH11338844A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2398711B (en) * | 2003-02-18 | 2006-04-12 | Samsung Electronics Co Ltd | Neural networks |
US7546280B1 (en) * | 2005-08-30 | 2009-06-09 | Quintura, Inc. | Use of neural networks for keyword generation |
US7620607B1 (en) * | 2005-09-26 | 2009-11-17 | Quintura Inc. | System and method for using a bidirectional neural network to identify sentences for use as document annotations |
US7475072B1 (en) | 2005-09-26 | 2009-01-06 | Quintura, Inc. | Context-based search visualization and context management using neural networks |
US7437370B1 (en) * | 2007-02-19 | 2008-10-14 | Quintura, Inc. | Search engine graphical interface using maps and images |
US8180754B1 (en) | 2008-04-01 | 2012-05-15 | Dranias Development Llc | Semantic neural network for aggregating query searches |
US9519858B2 (en) * | 2013-02-10 | 2016-12-13 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Feature-augmented neural networks and applications of same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4858147A (en) * | 1987-06-15 | 1989-08-15 | Unisys Corporation | Special purpose neurocomputer system for solving optimization problems |
JPH0680505B2 (ja) | 1988-10-06 | 1994-10-12 | 工業技術院長 | 多層神経回路網の学習方式 |
US5822742A (en) * | 1989-05-17 | 1998-10-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Health & Human Services | Dynamically stable associative learning neural network system |
US5325510A (en) * | 1990-05-25 | 1994-06-28 | Texas Instruments Incorporated | Multiprocessor system and architecture with a computation system for minimizing duplicate read requests |
US5255348A (en) * | 1991-06-14 | 1993-10-19 | Nenov Valeriy I | Neural network for learning, recognition and recall of pattern sequences |
US5355435A (en) * | 1992-05-18 | 1994-10-11 | New Mexico State University Technology Transfer Corp. | Asynchronous temporal neural processing element |
JPH06161983A (ja) | 1992-11-20 | 1994-06-10 | Wacom Co Ltd | パターンマッチング方式 |
US5717947A (en) * | 1993-03-31 | 1998-02-10 | Motorola, Inc. | Data processing system and method thereof |
US5479574A (en) * | 1993-04-01 | 1995-12-26 | Nestor, Inc. | Method and apparatus for adaptive classification |
US5487133A (en) * | 1993-07-01 | 1996-01-23 | Intel Corporation | Distance calculating neural network classifier chip and system |
JP3096387B2 (ja) * | 1994-01-28 | 2000-10-10 | 三菱電機株式会社 | 数値演算処理装置 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP10141493A patent/JPH11338844A/ja active Pending
-
1999
- 1999-05-19 US US09/313,984 patent/US6463423B1/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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