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Pulse generator and signal processor using this

阅读:603发布:2021-05-26

专利汇可以提供Pulse generator and signal processor using this专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PURPOSE: To provide a pulse generator for realizing a Boltzmann machine performing a probabilistic operation and a simulated annealing controlling the probability by a simple circuitry.
CONSTITUTION: The generation probability of a pulse to be outputted via a logical operation means 5 from a first pulse generation means 1 is enabled to be changed and the simulated annealing in a Boltzmann machine, etc., can be realized by a simple circuitry by constituting the pulse generator by the first pulse generation means 1 generating a pulse, a second pulse generation means 2 generating the pulse whose generation probability is possible to be varied and controlled and the logical operation means 5 outputting the pulse by performing the logical operation of the pulse to be outputted from these first and second pulse generation means 1, 2 and controlling the generation probability of the pulse of the second pulse generation means 2.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO&Japio,下面是Pulse generator and signal processor using this专利的具体信息内容。

【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 パルスを発生する第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、これらの第1,2のパルス発生手段から出力されるパルス同士を論理演算してパルスを出力する論理演算手段とよりなることを特徴とするパルス発生装置。
  • 【請求項2】 パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスと第2のパルス発生手段から出力されるパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とよりなることを特徴とするパルス発生装置。
  • 【請求項3】 パルスを発生する第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1のパルス発生手段から出力されるパルスとを論理演算してパルスを出力する論理演算手段とよりなることを特徴とするパルス発生装置。
  • 【請求項4】 パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とよりなることを特徴とするパルス発生装置。
  • 【請求項5】 パルスを発生する第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、これらの第1,2のパルス発生手段から出力されるパルス同士を論理演算してパルスを出力する論理演算手段とよりなることを特徴とするパルス発生装置。
  • 【請求項6】 パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスと第2のパルス発生手段から出力されるパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とよりなることを特徴とするパルス発生装置。
  • 【請求項7】 パルスを発生する第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1のパルス発生手段から出力されるパルスとを論理演算してパルスを出力する論理演算手段とよりなることを特徴とするパルス発生装置。
  • 【請求項8】 パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、各第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とよりなることを特徴とするパルス発生装置。
  • 【請求項9】 論理演算手段を、パルス同士の排他的論理和を演算する排他的論理和回路としたことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7又は8記載のパルス発生装置。
  • 【請求項10】 論理演算手段を、パルス同士の論理積を演算する論理積回路としたことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7又は8記載のパルス発生装置。
  • 【請求項11】 論理演算手段を、パルス同士の論理和を演算する論理和回路としたことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7又は8記載のパルス発生装置。
  • 【請求項12】 複数のパルス列信号を入力としてパルス列で表現された結合係数とともに演算処理して単数のパルス列信号を出力する多数の神経細胞模倣素子を可変自在な前記結合係数を持たせた結合手段によって相互に結合した信号処理装置において、前記各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な第2のパルス発生手段からのパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成したことを特徴とする信号処理装置。
  • 【請求項13】 複数のパルス列信号を入力としてパルス列で表現された結合係数とともに演算処理して単数のパルス列信号を出力する多数の神経細胞模倣素子を可変自在な前記結合係数を持たせた結合手段によって相互に結合した信号処理装置において、前記各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な複数の第2のパルス発生手段からの複数のパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成したことを特徴とする信号処理装置。
  • 【請求項14】 複数のパルス列信号を入力としてパルス列で表現された結合係数とともに演算処理して単数のパルス列信号を出力する多数の神経細胞模倣素子を可変自在な前記結合係数を持たせた結合手段によって相互に結合した信号処理装置において、前記各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な第2のパルス発生手段からのパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成したことを特徴とする信号処理装置。
  • 【請求項15】 複数のパルス列信号を入力としてパルス列で表現された結合係数とともに演算処理して単数のパルス列信号を出力する多数の神経細胞模倣素子を可変自在な前記結合係数を持たせた結合手段によって相互に結合した信号処理装置において、前記各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な複数の第2のパルス発生手段からの複数のパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成したことを特徴とする信号処理装置。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【産業上の利用分野】本発明は、ボルツマンマシンなどにおけるシミュレーテッドアニーリング、或いは、パルス密度型ニューラルネットワークにおけるシミュレーテッドアニーリングに応用されるパルス発生装置及びこれを用いた信号処理装置に関する。

    【0002】

    【従来の技術】従来、階層型ニューラルネットワークでよく用いられているバックプロパゲーション型の学習方式では、所謂、ローカルミニマム(局所解)にトラップされる、という問題点がある。 この問題を回避する技術として、例えば、ボルツマンマシンにおけるシミュレーテッドアニーリングなどが知られている。 例えば、電子情報通信学会誌Vol.73 No.2 pp.131〜136の「ニューロダイナミックスの数理」に記載されている。

    【0003】

    【発明が解決しようとする課題】この技術を実用化するためには、ハード化が必要条件となるが、確率的動作を行うボルツマンマシン及びその確率を制御するシミュレーテッドアニーリングを実現するハード化は困難な現状にある。

    【0004】ここに、ボルツマンマシンにおけるシミュレーテッドアニーリングに関して、図12を参照して説明する。 ボルツマンマシンの各ニューロンの出値は、
    “0”或いは“1”の2値に限られ、そのどちらの値になるかは、ニューロンの内部電位Uと温度に相当するパラメータTとにより、 P(1)=1/{1+exp(−U/T)} …………(1) として確率的に求められる((1)式は出力“1”となる確率を示す)。

    【0005】従って、ボルツマンマシンの各ニューロン素子からの出力は、ある確率に従ったパルス列となる。
    この確率は、図12に示すように、内部電位Uが大きいほど、出力として“1”が出やすく、小さいほど“0”
    が出やすい。 しかしながら、パラメータTが大きい場合には、図示のように、その確率は内部電位Uによらず、
    1/2に近付く。 即ち、各ニューロンの出力値は、ランダムとなり、系はランダムな状態となる。 一方、パラメータTが小さい場合には、階段関数に近い非線形性を示し、系は安定した状態となる。

    【0006】シミュレーテッドアニーリングは、実際のアニーリング過程が高温状態から徐々に温度を低下させ、低温の安定した状態へ移行させるのと同様に、温度パラメータTを大から小へと、即ち、系をランダムな状態から安定な状態へと移行させるものである。

    【0007】よって、シミュレーテッドアニーリングを行うためには、(1)式のように、出力が“0”となるか“1”となるかを確率的に決定でき、かつ、パラメータT→大で、確率→1/2となる温度パラメータTが必要となる。

    【0008】このようなことから、本発明は、上記の条件を満たし、ボルツマンマシンなどにおけるシミュレーテッドアニーリングを簡単な回路構成で実現し得るパルス発生装置及びこれを用いた信号処理装置を提供することを目的とする。

    【0009】

    【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明では、パルスを発生する第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、これらの第1,2のパルス発生手段から出力されるパルス同士を論理演算してパルスを出力する論理演算手段とにより構成した。

    【0010】請求項2記載の発明では、パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスと第2
    のパルス発生手段から出力されるパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とにより構成した。

    【0011】請求項3記載の発明では、パルスを発生する第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1
    のパルス発生手段から出力されるパルスとを論理演算してパルスを出力する論理演算手段とにより構成した。

    【0012】請求項4記載の発明では、パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とにより構成した。

    【0013】請求項5記載の発明では、パルスを発生する第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、これらの第1,2のパルス発生手段から出力されるパルス同士を論理演算してパルスを出力する論理演算手段とにより構成した。

    【0014】請求項6記載の発明では、パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスと第2
    のパルス発生手段から出力されるパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とにより構成した。

    【0015】請求項7記載の発明では、パルスを発生する第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1
    のパルス発生手段から出力されるパルスとを論理演算してパルスを出力する論理演算手段とにより構成した。

    【0016】請求項8記載の発明では、パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とにより構成した。

    【0017】これらの請求項1,2,3,4,5,6,
    7又は8記載の発明に関し、論理演算手段を、請求項9
    記載の発明では、パルス同士の排他的論理和を演算する排他的論理和回路とし、請求項10記載の発明では、パルス同士の論理積を演算する論理積回路とし、請求項1
    1記載の発明では、パルス同士の論理和を演算する論理和回路とした。

    【0018】一方、請求項12記載の発明では、複数のパルス列信号を入力としてパルス列で表現された結合係数とともに演算処理して単数のパルス列信号を出力する多数の神経細胞模倣素子を可変自在な前記結合係数を持たせた結合手段によって相互に結合した信号処理装置において、前記各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な第2のパルス発生手段からのパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成した。

    【0019】同様に、請求項13記載の発明では、各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な複数の第2のパルス発生手段からの複数のパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成した。

    【0020】請求項14記載の発明では、各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な第2のパルス発生手段からのパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成した。

    【0021】請求項15記載の発明では、各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、パルス幅が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な複数の第2のパルス発生手段からの複数のパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成した。

    【0022】

    【作用】請求項1又は5記載の発明においては、第2のパルス発生手段のパルスの発生確率又はパルス幅を制御することにより、第1のパルス発生手段から論理演算手段を通して出力されるパルスの発生確率を容易に変更制御し得る。

    【0023】請求項2又は6記載の発明においては、複数個の第1のパルス発生手段による複数のパルスを、各々第2のパルス発生手段により発生確率又はパルス幅を可変制御したパルスと論理演算することで、同じ条件でパルス発生確率を変更した複数のパルスを得ることができ、例えば、第2のパルス発生手段による発生確率可変のパルスの確率を温度パラメータと見做せば、系全体の温度を一定にし得ることになる。

    【0024】請求項3又は7記載の発明においては、複数個の第2のパルス発生手段のパルスの発生確率又はパルス幅を個々に制御することにより、第1のパルス発生手段から論理演算手段を通して出力されるパルスの発生確率を容易に変更制御し得るため、全体として細かな制御を行うことができる。

    【0025】請求項4又は8記載の発明においては、第1,2のパルス発生手段及び論理演算手段を各々複数有するので、請求項2,3又は6,7記載の発明の作用を併せ持つものとなり、同じ条件でパルス発生確率を変更した複数のパルスを得ることができるとともに、細かな制御が可能となる。

    【0026】請求項9,10又は11記載の発明においては、論理演算手段を排他的論理和回路、論理積回路又は論理和回路により構成しているので、各々の目的・用途に適した論理演算結果のパルスを得ることができる。

    【0027】さらに、請求項12ないし15記載の発明においては、パルス密度型ニューラルネットワーク構成による信号処理装置に関して、その神経細胞模倣素子を請求項2,4,6又は8記載の発明によるパルス発生装置を利用して形成したので、信号処理装置全体の活動を制御し得るものとなり、局所解に捕らわれることが少なくなるとともに、より複雑に制御を行うことも可能となる。

    【0028】

    【実施例】本発明の第一の実施例を図1ないし図4に基づいて説明する。 本実施例は、請求項1記載の発明に相当する。 まず、予め決められたある確率でパルスを発生するパルス発生回路(第1のパルス発生手段)1が設けられている。 また、発生確率が可変のパルスを発生するパルス発生回路(第2のパルス発生手段)2が設けられている。 このようなパルス発生回路2は、例えば図2に示すように、1ビットシフトする毎に“1”から“25
    5”の整数Pをランダムに生成する擬似乱数生成装置として周知の8ビットのリニアフィードバックシフトレジスタ3と、外部から入力された“0”から“255”までの整数Q(Q0〜Q7)と前記リニアフィードバックシフトレジスタ3からの整数P(P0〜P7)との大小比較を行うコンパレータ4とにより構成される。ここに、P<Qの時に“1”を出力するものである。例えば、整数Qとして“64”を設定すると、64/255
    の確率密度を持つパルス列が発生される。 即ち、整数Q
    の値によって、確率制御を行うことができるものである。

    【0029】このようなパルス発生回路1,2から出力されるパルス同士は論理演算回路(論理演算手段)5に入力されて所定の論理演算が施され、最終的に1つの出力パルスとして出力される。

    【0030】ここに、論理演算回路5としては、例えば図3に示すように、パルス同士の排他的論理和をとる排他的論理和回路6(請求項9記載の発明に相当する)、
    或いは、パルス同士の論理積をとる論理積回路(請求項10記載の発明に相当する…特に図示せず)、又は、パルス同士の論理和をとる論理和回路(請求項11記載の発明に相当する…特に図示せず)等により構成されるが、各々の論理演算に伴う効果と、出力させたいパルスの目的とによって、適宜選定すればよい。 以下に説明する各実施例中の論理演算回路5についても同様である。

    【0031】このような構成において、いま、パルス発生回路1の出力をP、P=1となる確率をp、パルス発生回路2の出力をC、C=1となる確率をqとすると、
    排他的論理和回路6によるP,Cの排他的論理和と、
    P,Cの出力の組合せの確率とを示すと、各々表1、表2のようになる。

    【0032】

    【表1】

    【0033】

    【表2】

    【0034】この時、排他的論理和回路6の出力パルスOがO=1となる確率Eは、図4に示すようになる。 即ち、C=1となる確率qを制御することにより、O=1
    となる確率Eを制御できることが分かる。 特に、q=
    0.5の時は、確率pによらず、O=1となる確率Eは1/2となる。 これにより、前述したボルツマンマシンにおいて、温度パラメータを大きくした時に、出力が1
    となる確率が1/2に漸近する性質(図12参照)を実現することができる。 一方、q=0では、E=pとなり、確率pの性質がそのまま現れる。 例えば、ニューラルネットワークにおけるニューロン素子の内部電位とp
    との間に非線形な関係があれば、その非線形性がそのままEに現れることになる。

    【0035】よって、本実施例によれば、図1又は図3
    に示すような極めて単純な回路構成で、パルス発生回路2の出力CがC=1となる確率qを温度パラメータに対応させることにより、シミュレーテッドアニーリングを実現することができる。

    【0036】つづいて、本発明の第二の実施例を図5により説明する。 前記実施例で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す(以下の実施例でも同様とする)。
    本実施例は、請求項2記載の発明に相当し、各々予め決められた確率のパルスを発生する複数個、例えば2個のパルス発生回路1a,1bを設け、これらのパルス発生回路1a,1bから出力されるパルスP 1 ,P 2とパルス発生回路2の制御用パルスCとの論理演算(排他的論理和等)を独立して行う論理演算回路5a,5bを設け、出力パルスO 1 ,O 2が得られるようにしたものである。

    【0037】このような構成によれば、パルス発生回路2の制御用パルスCがC=1となる確率qを可変制御することにより、前記実施例と同様に、出力パルスO 1
    2のパルス出現確率を制御し得るものとなる。 特に、
    パルスP 1 ,P 2に対して共通な制御用パルスCで論理演算を行うようにしているので、C=1となる確率qを温度パラメータと考えた場合、出力パルスO 1 ,O 2は同じ条件(同じ温度)で確率が変更された出力となり、
    系全体の温度を一定にすることに相当するものとなる。

    【0038】なお、本実施例では、説明を簡単にするため、ある確率でパルスを出力するパルス発生回路を2個とした例で説明したが、無論、3個以上のパルス発生回路が存在してもよく、個々のパルス信号を共通な信号C
    と各々独立して論理演算をとるようにすれば、全て同一の温度制御が可能となる。

    【0039】さらに、本発明の第三の実施例を図6により説明する。 本実施例は、請求項3記載の発明に相当し、予め決められた確率のパルスPを発生するパルス発生回路1は1個とするが、発生確率が個々に可変な制御用パルスCを発生する複数個、例えば2個のパルス発生回路2a,2bを設け、これらのパルスP,C 1 ,C 2
    同士の論理演算(排他的論理和等)を行う論理演算回路5を設け、出力パルスOが得られるようにしたものである。

    【0040】本実施例によれば、パルス発生回路2a,
    2bによるパルス発生確率を個々に異ならせることができるので、単一のパルス発生回路2からの制御用パルスCだけを用いて論理演算する場合よりも、出力パルスO
    の発生確率をより細かに制御できるものとなる。

    【0041】また、本発明の第四の実施例を図7により説明する。 本実施例は、請求項4記載の発明に相当し、
    例えば、前記第二,三の実施例の組合せとして構成されている。 即ち、複数のパルス発生回路1a,1bと、複数のパルス発生回路2a,2bと、複数の論理演算装置5a,5bとにより構成し、パルスP 1 ,C 1 ,C 2同士の論理演算結果が出力パルスO 1として得られ、パルスP 2 ,C 1 ,C 2同士の論理演算結果が出力パルスO
    2として得られるようにしたものである。

    【0042】これによれば、前記第二,三の実施例双方の効果を併せ持つものとなる。 即ち、複数のパルスP
    1 ,P 2の発生確率を同じ条件で同時に変更することができる上に、個々に発生確率可変の複数の制御用パルスC 1 ,C 2を用いて論理演算しているので、細かな制御を行うことができる。

    【0043】ついで、本発明の第五の実施例を図8及び図9により説明する。 本実施例は、請求項5記載の発明に相当し、図1に示したパルス発生回路2に代えて、パルス幅を可変制御し得るパルス発生回路(パルス発生手段)7を設けたものである。 このパルス発生回路7は、
    例えば図9に示すように、クロックパルス信号を加算計数する8ビットのカウンタ8と、外部から入力された“0”から“255”までの整数Q(Q0〜Q7)と前記カウンタ8から出力される整数P(P0〜P7)との大小比較を行うコンパレータ9とにより構成される。 ここに、P<Qの時に“1”を出力するものである。 例えば、整数Qとして“64”を設定すると、64/255
    のパルス幅を持つパルス列が発生される。 即ち、整数Q
    の値によって、制御用パルスCとなる出力パルスのパルス幅の制御を行うことができるものである。

    【0044】本実施例による場合も、このようなパルス発生回路7からの制御用パルスCとパルス発生回路1からのパルスPとの論理演算を行って出力パルスOを得るようにしているので、パルス発生回路7のパルス幅を制御するだけで、対象とするパルスPのパルス発生確率を容易に制御できる。

    【0045】このようなパルス幅可変型のパルス発生回路7は前述した第二ないし四の実施例中に示したパルス発生確率可変型のパルス発生回路2に代えて用いることもできる。 まず、図5に示したパルス発生回路2に代えてパルス発生回路7を用いれば、請求項6記載の発明に相当するものとなる。 また、図6に示したパルス発生回路2a,2bに代えて各々パルス発生回路7を用いれば請求項7記載の発明に相当するものとなる。 さらに、図7に示したパルス発生回路2a,2bに代えて各々パルス発生回路7を用いれば請求項8記載の発明に相当するものとなる。 何れの場合も、各々対応する実施例の場合と同様の効果が得られる。

    【0046】さらに、本発明の第六の実施例を図10により説明する。 本実施例は、請求項12記載の発明に相当し、前述した第二の実施例によるパルス発生確率制御方式を、パルス密度型ニューラルネットワーク(信号処理装置)を構成する各神経細胞模倣素子、即ち、ニューロン素子構成に利用したものである。 即ち、一つのニューロン素子10aはパルス発生装置1aと論理演算回路5aとにより形成され、別の一つのニューロン素子10
    bはパルス発生装置1bと論理演算回路5bとにより形成され、パルス発生確率可変型のパルス発生回路2からの制御用パルス列信号が各々の論理演算回路5a,5b
    に与えられるように構成されている。

    【0047】ここに、パルス密度型ニューラルネットワークは、複数のパルス列信号を入力としてパルス列で表現された結合係数とともに演算処理して単数のパルス列信号を出力する多数のニューロン素子10を可変自在な結合係数を持たせた結合手段によって相互に結合してなるものであり、例えば特開平4−549号公報、特開平4−111185号公報等に示されるように既知ものであり、その詳細は省略する。

    【0048】よって、本実施例によれば、ネットワーク全体の活動をパルス発生回路2によって制御することができるため、局所解に捕らわれることが少なくなる。

    【0049】なお、図10中のパルス発生回路2に代えて、パルス幅可変型のパルス発生回路7を用いるようにしてもよい(請求項14記載の発明に相当する)。

    【0050】ついで、本発明の第七の実施例を図11により説明する。 本実施例は、請求項13記載の発明に相当し、前述した第四の実施例によるパルス発生確率制御方式を、パルス密度型ニューラルネットワークを構成する各ニューロン素子構成に利用したものである。 前記実施例との対比では、パルス発生確率可変型のパルス発生回路2a,2bも複数個とされ、これらのパルス発生回路2a,2bからの制御用パルスC 1 ,C 2が各々の論理演算回路5a,5bに与えられるように構成されている。

    【0051】これによれば、前記実施例の効果に加えて、パルス発生確率可変型の複数個のパルス発生回路2
    a,2bを有するため、より複雑な制御も可能となる。

    【0052】本実施例の場合も、図11中のパルス発生回路2a,2bに代えて、パルス幅可変型の2つのパルス発生回路7を用いるようにしてもよい(請求項15記載の発明に相当する)。

    【0053】

    【発明の効果】請求項1,5記載の発明によれば、パルスを発生する第1のパルス発生手段と、発生確率又はパルス幅が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、これらの第1,2のパルス発生手段から出力されるパルス同士を論理演算してパルスを出力する論理演算手段とにより構成したので、第2のパルス発生手段のパルスの発生確率又はパルス幅を制御することにより、第1のパルス発生手段から論理演算手段を通して出力されるパルスの発生確率を容易に変更制御することができ、よって、簡単な回路構成で、ボルツマンマシンなどにおけるシミュレーテッドアニーリングを実現できる。

    【0054】請求項2,6記載の発明によれば、パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、発生確率又はパルス幅が可変制御自在なパルスを発生する第2のパルス発生手段と、第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスと第2のパルス発生手段から出力されるパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とにより構成したので、同じ条件でパルス発生確率を変更した複数のパルスを得ることができ、例えば、第2のパルス発生手段による発生確率可変のパルスの確率を温度パラメータと見做せば、系全体の温度を一定にすることが可能となる。

    【0055】請求項3,7記載の発明によれば、パルスを発生する第1のパルス発生手段と、発生確率又はパルス幅が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1のパルス発生手段から出力されるパルスとを論理演算してパルスを出力する論理演算手段とにより構成したので、複数個の第2のパルス発生手段のパルスの発生確率又はパルス幅を個々に制御することにより、第1のパルス発生手段から論理演算手段を通して出力されるパルスの発生確率を容易に変更制御することができるため、全体として細かな制御を行うことができる。

    【0056】請求項4,8記載の発明によれば、パルスを発生する複数個の第1のパルス発生手段と、発生確率が可変制御自在なパルスを発生する複数個の第2のパルス発生手段と、第2のパルス発生手段から出力される複数のパルスと第1のパルス発生手段から出力される個々のパルスとを各々独立して論理演算してパルスを出力する複数個の論理演算手段とにより構成したので、請求項2,3又は6,7記載の発明の効果を併せ持つものとなり、同じ条件でパルス発生確率を変更した複数のパルスを得ることができるとともに、細かな制御も可能となる。

    【0057】これらの請求項1,2,3,4,5,6,
    7又は8記載の発明に関し、論理演算手段を、請求項9
    記載の発明では、パルス同士の排他的論理和を演算する排他的論理和回路とし、請求項10記載の発明では、パルス同士の論理積を演算する論理積回路とし、請求項1
    1記載の発明では、パルス同士の論理和を演算する論理和回路としたので、各々の目的・用途に適した論理演算結果のパルスを得ることができる。

    【0058】一方、請求項12,14記載の発明では、
    複数のパルス列信号を入力としてパルス列で表現された結合係数とともに演算処理して単数のパルス列信号を出力する多数の神経細胞模倣素子を可変自在な前記結合係数を持たせた結合手段によって相互に結合した信号処理装置において、前記各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、発生確率又はパルス幅が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な第2のパルス発生手段からのパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成したので、信号処理装置全体の活動を制御することができ、局所解に捕らわれることが少なくなる同様に、請求項13,15記載の発明では、各神経細胞模倣素子を、各々パルス列信号を発生する第1のパルス発生手段と、発生確率又はパルス幅が可変制御自在なパルス列信号を発生する共通な複数の第2のパルス発生手段からの複数のパルス列信号と前記第1のパルス発生手段からのパルス列信号との論理演算を行う論理演算手段とにより形成したので、信号処理装置全体の活動を制御し得るものとなり、局所解に捕らわれることが少なくなる上に、より複雑に制御を行うことも可能となる。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】本発明の第一の実施例を示すブロック図である。

    【図2】パルス発生確率可変のパルス発生回路の構成を示すブロック図である。

    【図3】具体的構成例を示すブロック図である。

    【図4】確率特性を示すグラフである。

    【図5】本発明の第二の実施例を示すブロック図である。

    【図6】本発明の第三の実施例を示すブロック図である。

    【図7】本発明の第四の実施例を示すブロック図である。

    【図8】本発明の第五の実施例を示すブロック図である。

    【図9】パルス幅可変のパルス発生回路の構成を示すブロック図である。

    【図10】本発明の第六の実施例を示すブロック図である。

    【図11】本発明の第七の実施例を示すブロック図である。

    【図12】ボルツマンマシンにおけるシミュレーテッドアニーリングを説明するための確率特性を示すグラフである。

    【符号の説明】

    1,1a,1b 第1のパルス発生手段 2,2a,2b 第2のパルス発生手段 5,5a,5b 論理演算手段 6 排他的論理和回路 10a,10b 神経細胞模倣素子

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