ВСЕСОЮЗНА Л Советский патент 1973 года по МПК G06K9/00 

1

Изобретение относите к области технической кибернетики и может быть применено в устройства Х, предназначенных для клаосификащии сигналов различной физической природы.

Классифицирующее устройство в общем случае - это такое устройство, которое на основе ан1ализа признаков, характерИЗующих некоторый набор объектов, осуществляет их классификацию.

В геометрической постановке задачи классификации множеству объектов одного класса может быть сопоставлено множество точек в пространстве признаков, а множество точек, соответствующее объектам одного класса, - множеству точек и в пространстве признаков, при этом Множество точек, соответствующее объектам одного класса, образует некоторую простраиствениую область объекта.

Процедура обученИЯ классифицирующего устройства заключаемся, в раз;биении пространства, признаков на отдельные области, в каждой из которых н-аходятся, объекты только одного класса. Поверхность раздела между этими областями может быть математически описана некоторым уравнением, вид которого существенным образом зависит от формы и взаимного расположения областей.

Подобное уравнение принято называть уравнением дискриминавтной функции.

Известны классифицирующие устройства, реализующие дискриминантные функции сколь угодно iBbicoKoro порядка.

Одн1а ко наличие в их схеме блоков возведения в степень и блоков перемножения признаков объектов, подлежащих классифи кации, приводит к усложнению и удорожанию аппаратуры, из-за .сложной технической реализации этих блоков.

Цель изобретения - упрощение классифицирую.щего устройства при реализации нелинейных дискриминантны.х функций.

Это достигается созданием однородной сети из л.инейных дискриминаторов, содержащих только блоки умножения переменный коэффициент и сумматоры, с тем, чтобы подобна.я сеть воспроизводила дискримивантную функцию сколь угод.но высокого порядка.

В предложенном устройстве одни входы множительвых блоков линейных дискриминаторов каждого последующего слоя соединены с входами устройства., а другие входы этих блоков - с выходами линейных дискриминаторов предыдущего слоя..

На чертеже приведена структурная схема классифицирующего устройства1.

Она представляет собой однородную по своей структуре сеть, состоящую из п слоев, где п - порядок дискриминантной функции, подлежащей технической реализации. (На чертеже показаны три слоя - I, II, III, т. е. классифицирующее устройство, способное воспроизвести дискриминаитную функцию третьего порядка).

Устройство .содержит линейный дискриминатор /, множительный блок 2 и сумматор 3.

Первый слой - набор схем, состоящих из блоков умножения на коэффициент и сумматоров, - реализует линейные дискриминантНЫе функции

5„ : W,, + W,,.X,+W,, Х,++W,, .X,

5„ W,, + W,X, + W,,X, ++

+ W,.X, и т. д.,

где Xi, Xz,..., Xd - набор признаков, характеризующий некоторый объект, подлежащий классификации;

ог, 1г, 2ь ..., Wdi - i-й набор весовых коэффициентов, ца которые умножаются признаки.

/Таким образом, любая из схем первого слоя может быть использована в качестве линейного дискриминатора-.

Второй слой сети - это набор схем, которые по своей структуре полностью аналогичны схемам первого слоя, однако весовыми коэффициентами для признаков объекта служат уже значения выходов схем первого слоя. Следовательно, можно написать, для Q, например, следующее выражение:

Q S,, + S,,.X, + S,,-X,++ 5,,.,

что -после подстановки значений для Soi, Sn, 521,..., Sdi и элементарных преобразований приводит к

Q IУ7, 2 (Wij + Wjf) Х. Xj + .j

. ,

i l

где Q - линейная дискриМИнантн1ая функция, рещаемая вторым слоем. Отсюда видно, что схемы второго слоя уст

ройства реализуют дискриминантные функ

ции второго порядка и могут быть использо-вавы в качестве квадратичных дискримина-торов.

Аналогичные рассуждения для схем третьего слоя, где весовыми коэффициентами являются значения выходов схем второго слоя., приводят к выводу, что iB третьем слое реализуются дискримивантные функции третьей степени. Очевидно, что число слоев в предлагаемом устройстве может быть достаточно легко увеличено для получения дискриминатора., реализующего дискриминантаую функцию требуемого порядка,. Схемы, используемые в любом слое, представляют собой линейные дискриминаторы, имеющие одинаковую структуру, поэтому увеличение порядка дискриминантной функции достигается простым перемещением однотипных элементов.

30

Предмет изобретения

Классифицирующее устройство, состоящее из многослойной сети линейных дискрими1наторов, содержащих множительные блоки и сумматоры, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства при реализации дискрими;нантнъ1х функций высокого порядка, в нем одни входы множительных блоков линейных дискриминаторов каждого последующего слоя соединены с входными «леммами устройства, а другие входы - с выходами линейных дискриминаторов предыдущего слоя.