Ассоциативная однородная обучаемая среда для распознавания объектов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК с

t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3567713/24-24 (22) 04. 03. 83 (46) 07. 04. 85. Бюл. Ф 13 (72) О.K.Õàíìýèåäîâ и И.И.Шваченко (71) Институт кибернетики АН Азербайджанской ССР (53) 681.3 (088.8) (56) Бонгард М.М. Проблема узнавания. М., "Наука", 1967, с. 89.

Авторское свидетельство СССР

N - 478439, кл. Н 03 К 17/02, 1975.

Авторское свидетельство СССР

N - 798803, кл. С Об F 7/00, 1978. (54)(57) АССОЦИАТИВНАЯ ОДНОРОДНАЯ

ОБУЧАЕМАЯ СРЕДА ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ . ОБЪЕКТОВ, содержащая первую матрицу вычислительных ячеек из М строк и

11 столбцов, блок управления, блок памяти и регистр, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повыаения быстродействия при распознавании объектов и при обучении среды, она дополнительно содержит (К-1) .матриц вычислительных ячеек (K— количество классов объектов), К блоков вьщеления признаков, блок отнесения признаков и блок вьщеления образцов, причем каждая вычислительная ячейка каждой матрицы содержит триггер, три элемента И, два элемента ИЛИ-НЕ и элемент НЕ, каждый блок выделения признаков содержит М ячеек выделения признаков, каждая иэ которых содержит четыре узла выделения признаков. каждый из которых содержит сумматор, два формирователя импульсов и триггер, блок отнесения признаков содержит М яче, ек отнесения признаков, каждая из которых содержит четыре узла отне„„SU„„1149287 Д

4(S)) С Об К 9/00; С 06 Р 7 00 сения признаков, каждый из которых содержит сумматор, два пороговых элемента, два формирователя импульсов, два триггера, элемент И, группу элементов задержки, группу элементов И, блок памяти содержит К запоминающих ячеек, каждая из которых содержит четыре узла памяти, сумматор и две группы элементов

РАВНОЗНАЧНОСТБ, блок вьщеления образцов содержит группу пороговых элементов, элемент ИЛИ и формирователь импульсов, блок управления содержит генератор импульсов, счетчик, два триггера, четыре элемента И, три элемента ИЛИ, элемент НЕ и элемент задержки, причем выход i-го разряда регистра (i = 1,...,М) объединен с i-м информационным входом среды и подключен к входам элементов

НЕ и первым входам первых элементов

И и ИЛИ-НЕ вычислительных ячеек i-x строк всех К матриц, выход первого элемента И t -й вычислительной ячейки j-ro столбца (j = 1,...,N) каждой матрицы соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, второго элемента ИЛИ-НЕ и вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ вычислительных ячеек j-го столбца тех же матриц, в каждой вычислительной ячейке каждой матрицы выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, прямой выход триггера подключен к второму входу первого элемента И и третьим входам. второго элемента И и первого элемента HJIH НЕ, инверсный выход триггера подключен к вторым входам второго элемента

ИЛИ-НЕ и третьего элемента И, ин1i49287 формационный вход триггера подключен к входу записи информации в ячейку среды, а вход сброса триггера подключен к входу установки в 0 ячейки среды, в каждом узле выделения призна кон 1-й ячейки вьщеления признаков

3-го блока вьщеления признаков (8 = 1,...,К) выход сумматора через первый формирователь импульсов соединен с информационным входом триггера, вход сброса которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, информационные входы сумматоров первых узлов вьщеления признаков

i-й ячейки выделения признаков У-ro блока выделения признаков подключены к выходам вторых элементов И вычислительных ячеек i-й строки E-й матрицы, информационные входы сумматоров вторых узлов выделения признаков

i-й ячейки вьщеления признаков У-ro блока выделения признаков подключены к выходам первых элементов ИЛИ-HE вычислительных ячеек i-й строки E-й матрицы, информационные .входы сумматоров третьих узлов выделения признаков i-й ячейки выделения признаков

5-го блока выделения признаков подключены к выходам вторых элементов

ИЛИ-HE вычислительных ячеек i-й строки 1-й матрицы, информационные входы сумматоров четвертых узлов вьщеления признаков i-й ячейки вьщеления признаков 6-ro блока выделения признаков подключены к выходам треть. их элементов И вычислительных ячеек

i-.é строки I-й матрицы, в каждом узле отнесения лризнаков 1-й ячейки отнесения признаков блока отнесения признаков выходы сумматора подключены к информационньм входам первого и второго пороговых элементов, управляющие входы которых подключены к входам установки порога срабатывания среды, выходы первого и второго пороговых элементов через соответствующие формирователи импульсов соединены с информаионными входами соответствующих триггеров, прямой выход первого и инверсный выход второго триггеров соединены с входами элемента И, выход которого подключен к первым входам элементов И группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов задержки группы, инверсный выход первого триггера подключен к управляющим входам элементов задержки группы, информационный вход каждого элемента задержки группы соединен с соответствующим входом сумматора, входы сумматора каждого узла отнесения признаков 1 и ячейки отнесения признаков блока отнесения признаков подключены к выходам триггеров соответствующих узлов выделения признаков i-x ячеек выделения признаков всех блоков выделения признаков, в E-й запоминающей ячейке блока памяти адресные входы первого узла памяти соединены с выходами разрядов регистра, адресные входы второго узла памяти соединены с выходами элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ первой группы, адресные входы третьего узла памяти соединены с выходами разрядов регистра, адресные входы четвертого узла памяти соединены с выходами элементов

РАВНОЗНАЧНОСТЬ второй группы, первые входы i-х элементов РАВНОЗНАЧ НОСТЬ первой и второй групп соединены с выходами i — го разряда регистра, выходы L-х элементов И. группы каждого узла отнесения признаков всех ячеек отнесения признаков бло— ка отнесения признаков соединены с выходами соответствующего узла памяти 1-й запоминающей ячейки блока памяти и подключены к входам сумматора этой запоминающей ячейки блока памяти, выход сумматора E-й запоминающей ячейки блока памяти подключен к первому входу 1-го порогового элемента группы блока выделения образцов, выходы которых являются выходами среды и подключены к входам элемента ИЛИ блока выделения образцов, в блоке управления выход генератора импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И и входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика и первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выход счетчика подключен к входу элемента НЕ и к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого со единен с информационным входом первого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска генератора импуль11492 сов, инверсный выход второго триггера подключен к второму входу второго элемента И, прямой выход второго триггера соединен с вторыми входами первого, третьего и четвертого элементов И и подключен к вторым входам элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ первых и вторых групп и к управляющим входам всех узлов памяти всех запоминающих ячеек блока памяти, выход первого элемента И блока управления подключен к управляющим входам сумматоров и входам вторых формирователей импульсов всех узлов вьделения признаков всех ячеек выделения признаков всех блоков вьделения признаков, выход первого элемента ИЛИ блока управления подключен к входам сброса триггеров всех узлов отнесения признаков всех ячеек отнесения признаков блока отнесения признаков и входу управления сдвигом регистра, выход второго элемента И блока управления

87 соединен с вторыми входами поРоговых элементов группы блока выделения образцов, в котором выход элемента ИЛИ соединен с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ блока управления, вход пуска среды подключен к входу сброса первого триггера блока управления, вход установки режима обучения среды подключен к информационному входу второго

;триггера, вторым входам первого.и третьего элемейтов ИЛИ и входу сброса счетчика блока управления, вход установки режима распознавания со единен с входом сброса второго трриггера блока управления. выход элемента НЕ блока управления подключен к третьему входу четвер ого элемента . И блока урпаления, информационный вход нулевого разряда регистра соединен с входом установки среды.

Изобретение относится к технической кибернетике и предназначено для построения устройств управления адаптивными и интеллектуальными роботами, игральных автоматов и устройств автоматического управления динамическими объектами в реальном масштабе времени.

Целью изобретения является повышение быстродействия при распозна- !О ванин объектов н при обучении среды на множестве из И K объектов, при- . надлежащих К классам.

На фиг. 1 представлена блок-схема среды; на фиг. 2 — блок-схема вычислительной ячейки и ячейки выделения признаков; на фиг. 3 — блоксхема ячейки отнесения признаков, на фиг. 4 — блок-схема ячейки памяти! на фиг. 5 — блок-схема блока, 2р управления, на фиг. б — блок-схема блока выделения образцов.

Ассоциативная однородная обучаемая среда для распознавания объектов (фиг. 1) содержит К матриц вычислительных ячеек 2 из М строк и И столбцов, при этом в каждой матрице

2 .ачислительные ячейки 2, находящиеся в одном столбце, соединены между собой связями 3, а вычислительные ячейки 2, находящиеся в одной строке, подключены к информационным входам 4 среды связями, блок 5 управления, блок 6 памяти, содержащий К запоминающих ячеек 7, регистр

8, содержащий входы "Сброс" и "Установка среды", К блоков 9 выделения признаков, каждый из которых содержит М ячеек 10 выделения признаков, блок 11 отнесения признаков, содержащий М ячеек 12 отнесения призна- ков, блок 13 выделения образцов и

К выходов 14 среды.

Вычислительная ячейка 2 (фиг.2) содержит триггер 15, элемент НЕ 16, первый !7, второй 18 и третий 19 элементы И, первый 20 и второй 21 элементы ИЛИ-НЕ, вход 22 записи информации в ячейку и вход 23 установки в нуль ячейки. На выходах второго 18 и третьего 19 элементов

И и выходах первого 20 и второго .2! элементов ИЛ&НЕ формируются первый четвертый, второй и третий

1! 49287 4 второй 62 и третий 63 элементы ИЛИ, элемент НЕ 64, элемент 65 задержки, вход бб пуска среды, вход 67 установки режима обучения, вход 68 установки режима распознавания, вход 69 установки генератора 53 в режиме распознавания„ выход 70 порогового сигнала н режиме распознавания, выход 29 порогового сигнала в режиме ! р обучения, выход 43 сброса первого 38 и второго 39 триггеров ячейки 12 и выход 51 установки режима работы блока 6 памяти.

Блок 13 выделения образцов (фиг.б) содержит группу пороговых элементов 7l, элемент ИЛИ 72, формирователь 73 импульсов, К выходов 14 среды, К информационных входов 52 пороговых элементов 71, выход 69

2О установки генератора 53 блока 5 управления и вход 70 порогового сигнала.. 3 признаки соответственно. При этом первый, второй, третий и четвертый признаки означают выполнение следую щих логических функций f соответственно: f! = а л х, Е = à hx, f

= а х, f = алх, где а — двоичь 4 и ная логическая переменная (0 или

"1"), записанная в триггер 15, хдвоичная логическая переменная,поступающая в ячейку 2 по связи 3.

Ячейка 10 выделения признаков (фиг.2) содержит по количеству признаков четыре узла 24 выделения при знаков, каждый из которых содержит сумматор 25, первый 26 и второй 27 формирователи импульсов, триггер

28, управляющий вход 29, и информационных входов 30 сумматора 25 и прямой выход 31 триггера 28. На информационные входы 30 первого, второго, третьего и четвертого узлов

24 поступают. первый, -второй, третий и четвертыи признаки соответственно, которые выделяются на выходах 31 первого, второго, третьего и четвертого узлов 24 соответственно.

Ячейка 12 отнесения признаков (фиг.3) содержит. по количеству признаков четыре узла 32 отнесения признаков, каждый из которых содержит сумматор 33, первый 34 и второй 35 пороговые элементы, перный 36 и второй 37 формирователи импульсов, первый 38 и второй 39 триггеры, элемент

И 40 группу из К элементов 41 заt

35 держки, группу из К элементов И 42, вход 43 сброса первого 38 и второго

39 триггеров, К выходов 44 группы элементов И 42, первый 45 и второй

46 входы установки порога срабатывания среды и К входов 31 сумматоров

33. На входы 31 сумматоров 33 первого, второго, третьеro и четвертого узлов 32 поступают первый, второй, третий и четвертый выделенные в ячейках 10 признаки соответственно.

Ячейка 7 памяти (Фиг,4) содержит четыре узла 47 памяти, сумматор 48,,первую 49 и вторую 50 группу иэ И элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, управляющий вход 51 и выход 52 сумматора 48, а каждый узел памяти 47 содержит по и выходов 44.

Блок управления 5 (фиг.5) содержит генератор 53 импульсов, счетчик у

54, первый 55 и второй 56 триггеры, первый 57, второй 58, третий 59 и четвертый 60 элементы И, первый 61, Ассоциативная однородная обучаемая среда для распознавания объектов работает следующим образом.

Имеются два режима работы среды: обучение и распознавание. Процесс обучения среди проходит за М тактов.

В режиме обучения "учителем" перед началом работы среды разряды регистра 8 и вычислительные ячейки 2, подачей единичных импульсов на входы

"Сброс" и 23, устанавливаются в нулевое состояние, а затем на вход

"Установка среды" подается единичный импульс и н нулевой разряд регистра 8 записывается единица. Информация о предъявленных образах в виде пространственно распределенных "0" и "1" записынаются учителем" во все К столбцов вычислительных ячеек 2 матрицы 1 всех К классов путем подачи единичных импульсов на соответствующие входы 22 записи информации в вычислительные ячейки 2.

При этом н каждую матрицу 1 записывается информация об образцах, принадлежащих одному классу, а на каждый образ отводится один столбец из И вычислительных ячеек 2. Затеи

"учитель" подает единичный импульс на вход 67 установки режима "Обучение" блока 5 управления и второй

56 триггер устананливается в единичное состояние. Одновременно счетчик 54 устанавливается в нулевое состояние, а первый триггер 55 устанавливается в единичное состояние

1149287 и на выходе 43 блока 5 появляется единичный импульс, который устанавливает в нулевое состояние все триггеры 38 и 39 блока 11 отнесения признаков. Единичный импульс одновременно поступает на вход сдвига регистра 8 .и единица информации из нулевого разряда регистра переписывается в первый разряд и по связи

4 единичный потенциал поступает

1 на вход элемента HK 16 и первые входы первых элементов И 17 и ИЛИ-

НЕ 20 вычислительных ячеек 2 первой строки во всех матрицах 1. Например, пусть в триггер 15 j-й вычислитель- 1з ной ячейки 2<> <, находящейся в первой строке -й матрицы 1, записана единица, т.е. на прямом выходе триггера 15 присутствует единичный потенциал, тогда на выходе первого 20

17 элемента И вычислительной ячейки 2 ° появляется единичный потен1,1, ( циал. который поступает íà j-ю связь 3, с которой единичный потенциал поступает на первые входы вто- 25 рого 18 и третьего 19 элементов И, второго 21 элемента ИЛИ-НЕ и второй вход первого 20 элемента ИЛИ-НЕ всех вычислительных ячеек 2 1 р, находящихся в j-м столбце E и матрицы 1, и на выходах второго 18 и третьего 19 элементов И, первого 20 и второго 21 элементов ИЛИ-HE вычислительных ячеек 2 появляются признаки В виде единичных сигналов соответствующие конъюнкции информации, содержащейся в триггерах 15 этих ячеек, с информацией, содержащейся в триггере 15 вычислительной ячейки 211 . При этом в вычислитель- 4о ной ячейке 2 на выходах второго

18 и третьего 19 элементов И, перво- . го 20 и второго 21 элементов ИЛИ-НЕ удерживаются нулевые потенциалы, потому что на j --й связи 3 и на прямом 45 выходе триггера 15 этой ячейки имеется единичный потенциал, который поступает на соответствующие входы первого 20 и второго 21 элементов

ИЛИ-НЕ, блокируя их работу, а на 50 выходах элемента НЕ 16 и инверсном выходе триггера 15 имеется нулевой потенциал, который поступает на соответствующие входы второго 18 и третьего. 19 элементов И, блокируя их ра- 55 боту. Если же в триггер 15 вычисли- . тельной ячейки 2 ° о записан "0", т.е. на инверсном выходе триггера

15 имеется единичный потенциал, то на выходах второго 18 и третьего 19 элементов И, первого 20 и второго 21 элементов ИЛИ-HE устанавливаются нулевые потенциалы, потому что работа первого 20 и второго 21 элементов

ИЛИ вЂ  блокируется единичными потенциалами, находящимися на связи 41 и инверсном выходе триггера 15 соот- ветственно, а работа второго 18 и третьего 19 элементов И блокируется нулевыми потенциалами, находящимися на связи 3 1. Таким образом, если на

i-й связи 4 имеется единичный потенциал, то на выкодах второго 18 и третьего 19 элементов И, первого 20 и второго 21 элементов ИЛИ-НЕ устанавливаются нулевые потенциалы во всех вычислительных ячейках 2, находящихся в i-й строке всех К матриц 1 °

Сформированные признаки в виде единичных потенциалов с выходов второго 18 и третьего 19 элементов И, первого 20 и второго 21 элементов

ИЛИ-НЕ вычислительнык ячеек 2, находящихся, например, в < --й строке во всех K матрицах 1, поступают на информационные входы 30 сумматоров 25

В

i-х ячеек 10 выделения признаков всех К блоков 9 выделения признаков.

Единичный сигнал с прямого выхода второго 56 триггера поступает на второй вход четвертого 60 элемента И и на управляющий вход 51 всех ячеек 7 памяти, устанавливая узлы

47 памяти в режим нЗапись"..С ин-. версного выкода второго 56 триггера на второй вход второго 58 элемента

И поступает нулевой потенциал., по» этому на выходе 70 второго 58 элемента И удерживается нулевой потенциал, который, поступая.на вторые входы пороговых элементов 71 блока

13 выделения образцов, блокирует работу пороговых элементов 71 и на выходах среды 14 удерживаются нулевые потенциалы. Единичный сигнал с прямого выхода первого 55 триггера блока 5 управления поступает на второй вход второго 62 элемента

ИЛИ, с выхода которого единичный сигнал поступает на вход запуска генератора 53, блокируя его работу, поэтому на выходе генератора 53 удерживается максимальный уровень порогового сигнала, который поступает на первый вход первого 57 элемента И. При этом элемент И 57 от1 149287 крыт, так как на его второй вход поступает единичный сигнал с прямого выхода второго 56 триггера, поэтому максимальный уровень порогового сигнала с выхода элемента И 57 поступает на управляющий вход 29 сумматора 25 и вход второго ?7 формирователя 10 импульсов ячеек выделения признаков всех блоков 9 выделения признаков. На выходе сумматора 10

25 удерживается сигнал низкого уровня, поэтому триггеры 28 находятся в нулевом (исходном) состоянии и на прямых выходах 31 триггеров 28 удерживаются нулевые потенциалы. Та- 15 ким образом, среда подготовлена к работе. Затем "учитель после пода— чи единичного импульса на информационный вход 67 второго 56 триггера, являющийся входом установки ре- 20 жима "Обучение, через промежуток времени, необходимый для подготовки среды к работе, подает единичный импульс на вход 66 сброса первого

55 триггера, являющийся входом пуска 25 среды и на прямом выходе триггера

55 устанавливается нулевой потенциал, а перепад сигнала из "1" в "0" на прямом выходе триггера 55 поступает через второй 62 элемент ИЛИ 30 на вход запуска генератора 53 и за— пускает генератор.

На выходе генератора 53 формиру. ется ступенчатый сигнал с убывающей амплитудой с дискретностью по уровню, равной минимальному порогу срабатывания пороговых элементов 71 блока 13 выделения образов и сумматора 25 ячеек 10 выделения признаков. Длительность импульса одной 40 ступеньки в режиме обучения на выходе генератора 53 должна быть не менее суммы времен задержки передачи импульса сумматором ЗЗ, первым 34 пороговым элементом, первым 36 форми-4 рователем импульсов и первым 38 триггером ячейки 12 отнесения признаков.

С выхода 29 первого 57 элемента

И сигнал генератора 53 подается на управляющий вход 29 сумматора 25 и . So вход второго 27 формирователя импульсов ячейки 10 выделения признаков всех блоков 9 выделения признаков, н каждом из которых осуществляется подсчет числа образцов одного класса,5З которые обладают данным признаком. путем аналогового суммирования сумматором 25 единичных импульсов, получаемых на выходах второго 18 и третьего 19 элементов И, первого 20 и второго 21 элементов ИЛИ-НЕ. В качестве сумматора 25 применяется, например, операционный усилитель, который одновременно является пороговым элементом. На выходах 31 ячеек 10 выделения признаков сначала ныделяются признаки, в ниде сигнала единичного уровня имеющиеся у наибольшего количества образов. Если суммарный сигнал на входах 30 сумматора 25 меньше порогового сигнала, поступающего на его управляющий вход 29, то на выходе сумматора 25 появляется сигнал высокого уровня, который через первый

26 формирователь импульсов поступает на информационный вход триггера

28 и на его прямом выходе .устанавливается единичный потенциал, поступающий на соответствующий вход 31 сумматора 33, построенный, например, на операционном усилителе ячейки 12 отнесения признаков. С выхода сумматора 33 сигнал одновременно поступает на информационные входы первого

34 и второго 35 пороговых элементов.

Если в определенный момент времени на входы 31 сумматора 33 одновременно поступают два и более сигнала с выходов соответствующих ячеек 10 выделения признаков, то это означает, что один и тот же признак имеет одинаковый порог в двух и более классах, поэтому одновременно срабатывают первый 34 и второй 35 пороговые элементы и единичный потенциал с их выходов через формирователи 36 и 37 импульсов соответственно поступает на информационные входы триггеров

38 и 39 соответственно, которые устанавливаются в единичное состояние и на выходе элемента И 40 будет удерживаться нулевой потенциал. Если в определенный момент времени на входы

31 сумматора 33 поступает только один сигнал с выхода соответствующего узла 24 выделения признаков ячейки 10 выделения признаков, то срабатывает только первый 34 пороговый элемент и первый 38 триггер устанавливается н единичное состояние, что приводит к появлению единичного потенциала на выходе элемента И 40, который поступает на первые входы . элементов К 42. При этом единичный потенциал появляется на выходе того из элементов. И 42, на второй вход

1149 которого через соответствующий элемент 41 задержки поступает единичный потенциал с выхода 31 соответствующей ячейки 10 выделения признака. После поступления одного или одновременно нескольких сигналов на входы 31 ячейки 21 отнесения признаков от узлов 24 вьщеления соответствующего признака первый 38 триггер устанавливается в единичное состоя- 1 ние и на управляющий вход элементов

41 задержки поступает с инверсного выхода первого 38 триггера нулевой потенциал и тем самым блокируется прохождение последующих сигналов 15 через элемент 41 задержки, у которого время задержки импульса равно сумме задержки передачи импульса сумматором 33, первым 34 пороговым элементом, первым 36 формирователем щ импульсов. первым 38 триггером и элементом И 40.

С выхода первого элемента 49 РАВНОЗНАЧНОСТЬ единичный потенциал поступает на первый адресный вход второго узла 47 памяти, который работает в режиме "Запись", поэтому на пересечении первого адресного входа

О второго узла 47 памяти и < -го выхода

44 в элемент памяти записывается единица. Так как количество образов в одном классе равно М, количество выделяемых признаков равно четырем, то количество ступенек в импульсном сигнале на выходе генератора 53 должно быть равно М /4, а длительность разветки ступенчатого сигнала на выходе генератора 53 равна произведению количества ступенек на длительность импульса одной ступеньки и по истечении этого времени сигнал на выходе генератора 53 изменяется скачком и становится равным максималь" ному уровню порогового сигнала. При этом на выходе второго формирователя 27 импульсов узла 24 вьщеления признаков появляется единичный импульс, который устанавливает триггер

28 в нулевое состояние. Импульсы с выхода генератора 53 поступают также на вход элемента 65 задержки, на выходе которого, через время задержки, равное сумме времен задержки передачи импульса сумматором 25, первым формирователем 26 импульса, триггером 28, элементом 41 задержки, элементом И 42 длительности записиединицы информации в узел 47 памяти, появляется единичный импульс.. Этот . импульс через третий элемент И 59 поступает на счетный вход счетчика

54 и на первый вход четвертого элемента И 60. В счетчике 54 записывает- . ся единица, а с выхода элемента И 60 единичный импульс через первый элемент ИЛИ 61 поступает на вход сдвига регистра 8, происходит сдвиг регистра и единица переписывается из первого во второй разряд регистра 8. Одновременно устанавливаются в нулевое состояние триггеры 38 и 39 ячейки 12 отнесения признаков. С выхода элемента И 60 через элемент ИЛИ 62 перепад потенциала из единицы в ноль поступает также на вход генератора,53> который запускается и начинается второй такт обучения, происходящий

Таким образом, на выходе ячейки

12 отнесения признаков появляется признак, которым обладают наиболь25 шее количество образов только одного класса. Допустим, в 1-й строке

L-го класса выделен соответствую— щий признак, тогда с Й-го выхода 44 соответствующего признака i-й ячей- З0 ки 12 отнесения признаков единичный потенциал поступает на -й выход 44 соответствующего признака

1-й ячейки памяти 7 соответствующего узла 47 памяти. В первом так- Ý5 те на все первые адресные входы узлов 47 памяти с первого разряда регистра 8 по первой связи 4 поступает единичный потенциал, поэтому появление единичного потенциала на 40

i-м выходе 44 соответствующего признака 6-й ячейки 7 соответствующего узла 47 памяти приводит к записи единицы информации в элемент памяти соответствующего узла 47 памяти В-й 45 ячейки 7 памяти на пересечении первого адресного входа и i-го выхода 44 соответствующего признака.

Например, пусть выделен второй признак, тогда иа i-й выход 44 во M второй узел 47 памяти поступает. единичный потенциал. который поступает также с первого разряда регистра 8 по первой связи 4 на первые входы первых элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ пер- 55 вой 49 и второй 50 групп, иа выходе .которых появляется единичный потенциал, так как на их вторые входы с

287 10 управляющего входа 51 поступает единичный потенциал.

f аналогично первому и т.д.

1149287

Длительность одного такта процесса обучения равна сумме времен задержки передачи импульса первым 57, третьим 59 и четнертым 60 элементами И, вторым элементом ИЛИ 62, элементом 65 задержки и длительности развертки ступенчатого сигнала на выходе генератора 53.

В качестве узлов 47 памяти могут быть использованы перепрограммируемые постоянные полупроводниковые запоминающие устройства, представляющие собой квадратные матрицы элементов памяти размером M >< И.

По истечении И тактов на выходе 15 счетчика 54 появляется единичный потенциал переполнения, который через элемент НЕ 64 запрещает работу элементу И 60. Одновременно единичный потенциал через элемент ИЛИ 63 20 поступает на информационный вход триггера 55, а единичный потенциал с прямого выхода триггера 55 поступает через элемент ИЛИ 62 на запускающий вход. генератора 53, на выходе которого удерживается максимальный уровень порогового сигнала и таким образом процесс "Обучение 1 завершается.

В режиме "Распознавание" перед 30 началом работы среды вычислительные ячейки 2 устанавлинаются в нуль подачей единичных импульсов на входы

23 ячеек. Затем "учитель" подает единичный импульс на информационный вход 67 триггера 56, являющийся входом установки режима "Обучение", происходят описанные переключения, после чего обнуляются разряды регистра 8 подачей единичного им- @ пульса на вход "Сброс", и наконец, "учитель" подает единичный импульс на вход 68 сброса триггера 56, являющийся входом установки режима "Распознавание". При этом триггер 56 устанавливается s нулевое состояние, закрывается первый 57 и открывается второй 58 элементы И. На выходе второго 58 элемента И устанавливается максймальный уровень порогового S0 сигнала, поступающего с выхода генератора 53 на вторые входы 70 пороговых элементов 71 блока 13 выделения образов. На выходах 14 пороговых элементов 71 удерживаются сигналы низкого уровня. С прямого выхода

51 триггера 56 блока 5 управления нулевой потенциал поступает на управляющие входы узлов 47 памяти всех ячеек 7 памяти блока 6 памяти.

Узлы 47 памяти устанавливаются поэтому в режим Считывание" . Таким образом, среда подготовлена к работе в режиме "Распознавание . Затем

"учитель" подает на вход 66 единичный потенциал, который устанавливает первый 55 триггер в нулевое состояние и запускает генератор 53. На выходе 70 элемента И 58 блока 5 управления появляется ступенчатый сигнал, который поступает на управляющий вход 70 блока 13 выделения образов. Длительность одной ступеньки в режиме распознавания на выходе генератора 53 должна быть не менее суммы времен задержки передачи импульса вторым 58 элементом И, вторым 62 элементом ИЛИ, пороговым элементом 71, элементом ИЛИ. 72 и формирователем 73 импульса.

Входная информация в виде пространственно распределенных нулей и единиц по связям 4 поступает непосредственно на адресные входы первого и третьего узлов 47 памяти и первые входы элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ первой 49 и второй 50 групп всех ячеек

? памяти блока 6 памяти. Например, если на 1 -й связи 4 находится еди— ничный потенциал, то он, поступая

1 на 1-й адресный вход первого и третьего узлов 47 памяти, производит считывание информации с элементов памяти, в которых была записана единица информации, и на соответствующих выходах 44 и 44 1 появляются токи, поступающие на вход сумматора

48 токов. При этом на 1 -е адресные входы нторого и четвертого узлов

47 памяти с 1 -й связи 4 " 1" не поступает, так как элементы PABНОЗНАЧНОСТЬ 49 и 50 закрыты, потому что на их первые входы поступает единичный потенциал с -й связи 4, а на второй вход поступает нулевой потенциал с управляющего входа 51. Если на 1 -й связи 4 находится нулевой потенциал, то информация считывается с элементов памяти 1 -ro адресного нхода второго и четвертого узлов 47 памяти всех ячеек памяти 7 блока

6 памяти. На выходах 52 сумматоров

48 формируются во всех ячейках 7 памя. ти различные по неличине потенциалы, поступающие на соответствующие первые входы пороговых элементов 71 бло13 11492 ка 13 выделения образов. Если сигнал на первом входе порогового элемента ,71 меньше порового сигнала, поступающего на второй вход 70 порогового элемента 71, то на выходе 14 соответ- 5 ствующего элемента 71 появляется единичный потенциал, который через элемент ИЛИ 72 и формирователь 73 импульсов поступает на третий 69 вход второго 62 элемента ИЛИ, с выхода >0 которого перепад потенциала из "1" в "0" поступает на запускающы4 вход генератора 53, которьй устанавливается. в исходное состояние, т.е. на выходе генератора 53 устанавлива- И ется максимальный уровень порогового сигнала, а затем порог на выходе генератора 53 снова начинает уменькать ся, т. е . происходит непрерывный опрос пороговых элементов 71. Если предъявленный на входах 4 образ не обладает выделенными ранее и хранящимися в блоке 6 памяти признаками, то на выходах среды 14 удерииваются нулевые потенциалы. Время, необходимое для распознавания предъявленного образа на входах 4 равно произведению 4 g И на длительность одной ступеньки импульса на выходе генератора 53 и рениксе "Распознавание" и долкно быть не более суммы времен считывания единицы информации из узла 47 памяти и минимального ироменутка времени мелщу поступлением двух последовательных образов иа входы 4 среды.

1149287

1149287

1149287

1149287

1149287

Составитель В,Березкин

Техред М Гергель

Корректор А. 0бручар

Редактор C.Ïàòðóøåâà

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1901/36. Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа иаб., д. 4/5