Устройство для распознавания ситуаций Советский патент 1987 года по МПК G06K9/00 

1357984

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в системах автоматического распозна-

b

вания ситуаций с неявно выраженными

признаками.

Целью изобретения является расширение области применения за счет распознавания ситуаций, представлен- ю ных в виде семантической сети.

На чертеже приведена функциональная схема; устройства для распознавания ситуаций.

Устройство предназначено для рас- 15 познавания ситуаций, представленных IB виде семантической сети.Семантичео.

кая сеть это ациклический ориентировочный граф, в котором нет вершин со степенью захода, равных единице: G (S , и). Вершинам этого графа ставится в соответствие мно- жество признаков (ситуаций) - S., i 1, N. Дуги характеризуют их взаимосвязь. Вершины графа, имеющие нулевую степень- захода, называются рецепторами, остальные - ассоциативными элементами. Для каждого элемента S. существует множество вершин, которые достижимы из него. Это супермножество вершины S-. Кроме того,су- чествует множество, включаюш;ее все вершины сети, из которых достижима вершина , и саму вершину S-. Множество вершин семантической сети S- разобьем на уровни

20

30

1

.-.- - . , J Очевидно, что S. принадлежит

1,, J. к

гд

ля ко ча ки

ци по

25

ма

35

си но ти ме

ту вы не та не до не вьи до 45 эл вы чи тр по ки во тр к И во по си вс вх

О,. . ., J-1 уровню.

Устройство ориентировано на распознавание нечетных ситуаций.Нечеткость (размытость) порождается неопределенностью среды, для которой распознается ситуация. Процедура распознавания заключает я в следуюш;ем: за- дано множество эталонных ситуаций в виде вершин семантической сети;

5 fS,, S

1

s.V

На вход устройства (рецепторы) поступает нечеткая информация об отдельных признаках:

(S:); S /M(S ,);

s /M(sp,

где M(S ) FO,

1 ,1

функция принадлежности некоторого

ГО признака к эталонному, может опредеЧасть признаков S;

ляться по результатам замеров признаков с количественной размерностью, а часть может задаваться лингвистически оператором.

Функция принадлежности для ассоциативных элементов определяется по критерию минимальной надежности:

25

мается по правилу max max {М(5 ),

jM(s;)

0

0

0

5

5

Очевидно,что решение о наличии ситуации принимается по максимальному значению функции принадлежности M(S J ) для ассоциативного элемента с амого высокого уровня.

Устройство для распознавания ситуаций содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 2, второй вход которого соединен с выходами элемента НЕ 3, входом подключенного -к выходу переполнения реверсивного счетчика 4, вход вьиитания которого соединен с выходом первого элемента И 2, второй 5 элемент И 5, элемент 6 задержки,, п вычислительных блоков 7, (где п - число уровней сематической сети), триггер 8, единичный, вход которого подключен к выходу элемента 6 задержки, а прямой выхор, подключен к первому входу второго элемента И 5., к третьему входу первого элемента И 2, к первому входу третьего элемента И 9, выход которого подк.лючен к первому входу элемента ШШ 10, выходом подключенного к входу записи реверсивного счетчика 4, к первым входам всех вычислительных блоков 7, к входу записи всех регистров блока 11,

группа выходов которого подключена к входам соответствующих элементов блока элементов И 12, выходы которых являются первой группой входов блока элементов ИЛИ 13, второй группой входов которого являются группы выходов п вычислительных блоков 7, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого элемента И 2, кольцевой сдвиговый регистр 14, соответствующие выходы которого являются вторыми входами каждого элемента блока элементов И 12 и третьими входами каждого вычислительного блока 7, группа входов каждого из которых объединена со входами первого регистра 15, со входами первого блока 16 сравнения и подключена к выходам элементов блока ИЛИ 13, второй элемент 17 задержки, выход кото- рого подключен ко входу сдвига кольцевого сдвигового регистра 14, а вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов и объединен со вторым входом третьего элемента И 9 и со вторым входом второго элемента И 5, третий вход которого подключен к выходу переполнения реверсивного счетчика 4, а выход соединен с входом третьего элемента 18 задержки, выходом подключенного к управляющему входу первого блока 16 сравнения выход которого подключен ко входу записи первого регистра 15,выходами подключенного ко вторым входам схемы 16 сравнения,второй регистр 19,выходы которого подключены ко входам реверсивного счетчика 4, причем третий вход третьего элемента И 9 соеди нен с выходом старшего разряда коль- цевого сдвигового регистра 14, уста- новочньй вход младшего разряда которого объединен со входом первого элемента 6 задержки,со вторым входом элемента ИЛИ 10 и является установоч ным входом устройства, группу информационных входов, которой является группа входов блока .11 регистров, группу выходов первого регистра,яв- ляющёгося группой .выходов устройства

Каждьш из п вычислительных блоков 7 предназначен для определения минимального значения среди доступа- ющих в него признаков. Он содержит сдвиговый регистр 20, второй блок 21 сравнения, регистр 22, блок элементов И 23.

Устройство работает следующим образом.

На регистрах 20 сдвига записана матрица инцидентности,отражающая топологию семантической сети fs , на регистре 19 записано число элементов с 1-го по п-1 уровень, число регистров в блоке 11 регистров соответствует числу элементов, принадлежащих 0-му уровню (рецепторы) . Количество выходов кольцевого сдвигового регистра 14 будет соответствовать количеству элементов всех уровней.Количество вычислительных блоков 7 будет соответствовать числу, находящемуся в регистре 19, плюс п-й уровень.

С приходом сигнала на установочный вход происходит запись входной информации, поступающей на регистры блока 11 регистров, установка в нулевое состояние регистра 15; запись единицы в младший разряд кольцевого сдвигового регистра 14, установка в единичное состояние регистра 22 всех вычислительных блоков 7, установка триггера 8 в единичное состояние, высокий потенциал с выхода которого откроет элементы И 2, 5, 9 и перезапись содержимого регистра 19 на реверсивный счетчик 4.На выходе переполнения реверсивного счетчика появится низкий потенциал, который запретит прохождение тактовых импульсов с генератора 1 тактовых им- I

пульсов через элемент И 5, пройдя через элемент НЕ 3, -разрешит прохождение через элемент И 2.

Тактовый импульс,пройдя через элемент И 2, поступит на сдвиговый вход сдвигового регистра 20 всех вычислительных блоков 7.Произойдет сдвиг информации, находящейся в этих регистрах. Единичный сигнал (там, где он появится) разрешит сравнение содержимого соответствующего регистра блока 11 регистров с содержимым регистра 22 тех вычислительных блоков 7, где на выходе сдвигового регистра 20 появился единичный сигнал. В случае, если поступающая информация меньше содержимого регистра 22, то второй блок сравнения вырабатывает сигнал, под действием которого происходит запись в регистр 22 поступившей информации. После этого под действием того же тактового импульса, задержанного во времени

10

15

20

элементом 17 задержки, произойдет сдвиг единицы на кольцевом сдвиговом регистре на один разряд в сторону старших разрядов.На вход блоков 21 сравнения всех вычислительных блоков 7 будет подано содержимое -следующе.го регистра блока 11 регистров.Процесс работы устройства повторится. Таким образом,происходит параллельный сдвиг содержимого всех сдвиговых, регистров 20 и отыскание мини)мального значения из поступившей на регистры блока 11 регистров информации. Когда все регистры блока 11 регистров будут просмотрены,на входы схемы 21 сравнения вычислительных блоков 7 с 2-го по п-й уровень

: будет подаваться содержимое регистров 22 вычислительных блоков

7, соответствующих 1-му уровню семантической сети. Процесс работы устройства повторится.

357984

ра 14 в младший разряд. Процесс работы устройства повторится для новой входной информации.

Таким образом, устройство для распознавания позволяет, за L шагов, равных количеству элементов с 1-го по п-й уровень, определить функцию принадлежности для ассоциативных элементов M(S . ) и за К шагов,равных количеству элементов в п-том уровне,получить решение о наличии ситуации путем определения максимума среди функций принадлежности M(S ) .

Формула изобретения

1. Устройство для распознавания ситуаций, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы И, элемент НЕ, реверсивный счетчик, первый элемент задержки,п вычислительных блоков (где п -.число уровней семантической сети),причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, вход элемента НЕ соединен с выходом переполнения реверсивного счетчика, вход вычитания которого подключен к выходу первого элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет распознавания ситуаций,представленных в виде семантической сети, в устройство введены триггер, третий элемент И, элемент ИЛИ,блок регистров, первый блок элементов И, блок элементов ИЛИ, кольцевой сдвиговый регистр,.первый и второй регистры,первьпй блок сравнения,второй и третий элементы задержки,при этом выход первого элемента задержки подключен к входу триггера,вькод которого соединен с первым входом второго элемента И, третьим вхо.дом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в О первого регистра, с входом записи реверсивного счетчика, с первыми входами вы 5g числительных блоков, с входом записи блока регистров, группа выходов которого подключена к первой группе входов первого блока элементов И, группа выходов первого блока элемен-i

После того,как все п уровней будут просмотрены,содержимое реверсивного счетчика 4 стает равным нулю, а на его выходе переполнения появится высокий потенциал, который откроет элемент И 5 и,пройдя через элемент НЕ 3, запретит прохождение тактовых импульсов с генератора 1 тактовых импульсов.

Тактовые импульсы теперь будут проходить через элемент И 5 и син- хронизировать работу блока 16 сравне- ния, на вход которого поочередно бу- дет подаваться содержимое регистров 22 вычислительньпс блоков 7 п-го уровня, среди которых будет выбирать25

30

5g

40

ся максимальное значение, записанное в регистре 15.

После того,как будет подано содер: жимое регистра 22 последнего вычислительного блока 7, на выходе старшего разряда кольцевого сдвигового регистра 14 появится высокий потенциал, который откроет элемент И 9. Следующий тактовый импульс с генератора 1 тактовых импульсов пройдет через элемент И 9, элемент ИЛИ 10 и установит регистр 15 в нулевое состояние, регистры 22 всех вычислительных блоков 7 - в единичное состояние, перепишет содержимое регистра 19 на реверсивный счетчик 4, запишет входную информацию на регистры блока 11 регистров, сдвинет единицу старшего разряда кольцевого сдвигового регист15

Формула изобретения

0

5

0

1. Устройство для распознавания ситуаций, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы И, элемент НЕ, реверсивный счетчик, первый элемент задержки,п вычислительных блоков (где п -.число уровней семантической сети),причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, вход элемента НЕ соединен с выходом переполнения реверсивного счетчика, вход вычитания которого подключен к выходу первого элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет распознавания ситуаций,представленных в виде семантической сети, в устройство введены триггер, третий элемент И, элемент ИЛИ,блок регистров, первый блок элементов И, блок элементов ИЛИ, кольцевой сдвиговый регистр,.первый и второй регистры,первьпй блок сравнения,второй и третий элементы задержки,при этом выход первого элемента задержки подключен к входу триггера,вькод которого соединен с первым входом второго элемента И, третьим вхо.дом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в О первого регистра, с входом записи реверсивного счетчика, с первыми входами вы g числительных блоков, с входом записи блока регистров, группа выходов которого подключена к первой группе входов первого блока элементов И, группа выходов первого блока элемен-i

0

5

0

тов и соединена с первой группой входов блока элементов ИЛИ,вторая группа входов которого подключена к выходам п вычислительных блоков, вторые эходы вычислительных блоков соединены с выходом первого, элемента И, первая группа выходов кольцевого сдвигового регистров подключена к второй группе входов первого блока элементов И, а соответствующие выходы второй группы выходов - к третьим входам соответствующих вычислительных блоков, группа входов каждого вычислительного блока соединена с группой входов первого регистра, с первой группой входов первого блока сравнения и с группой выходов блока элементов ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов подключен к входу второго элемента задержки, к второму входу третьего элемента И, к второму входу второго элемента И,выход второго элемента задержки соединен с тактовым входом кольцевого сдвигового регистра, третий вход второго элемента И подключен к выходу переполнения реверсивного счетчика, выход второго элемента И через третий элемент задержки соединен с управляющим входом первого блока сравнения,выход которого подключен к входу записи первого регистра, групппа выходов первого регистра соединена с второй группой -входов первого блока сравнения, группа выходов второго регистра подключена к группе входов реверсивного счетчика, третий вход третьего элемента И соединен с

третьим входом п-го вычислительного блока, установочный вход кольцевого сдвигового регистра подключен к входу первого элемента,к второму входу элемента ИЛИ и является установочным входом устройства, группа входов блока регистров является группой информационных входов устройстQ ва, группа выходов первого регистра является группой выходов устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что каждый вычислительньш блок содержит сдвиго-

5 вый регистр, второй блок элементов И, третий регистр,второй блок сравнения, при этом выход старшего разряда сдвигового регистра соединен с установочным входом его первого раз0 ряда и с управляющим входом второго блока сравнения, выход которого подключен к входу записи третьего регистра, группа информационных входов третьего регистра соединена с первой

5 группой входов второго блока сравнения и является группой входов вычислительного блока, группа входов второго блока элементов И соединена с второй группой входов второго бло-

0 ка сравнения и с группой выходов третьего регистра, вход установки в единичное состояние которого является первым входом вычислительного блока, тактовый вход сдвигового регистра и вход второго блока элементов И являются соответственно вторым и третьим входами вычислительного блока, выход второго блока элементов И является выходом вычислительного

0 блока.

5

fc-T I T--T

Редактор М.Егорова

Составитель В.Макаренков

Техред М.Ходанич Корректор В Бутяга

Заказ 6001/51 Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие., г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное

Устройство для распознавания ситуаций относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в системах автоматического распознавания ситуаций с неявно выраженными признаками.Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет распознавания ситуаций,представленных в виде семантической сети. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, три злемента И, элемент НЕ, три элемента задержки, п вычислительных блоков, триггер, реверсивный счетчик, элемент ИЛИ, блок регистров, блок элементов И, блок элементов ИЛИ, кольцевой сдвиговый регистр, два регистра,блок сравнения. В п вычислительных блоках задается топология семантической сети (ассоциативные элементы), разбитая на уровни. На вход устройства (рецепторы) поступает нечетная информация об отдельных признаках. За п шагов определяется функция принадлежности для ассоциативных элементов. Затем среди функций принадлежности ассоциативных элементов высшего уровня семантической сети выбирается максимум,по которому принимается решение о наличии ситуации . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. kn 00 ел CD 00 4;