Адаптивное пороговое устройство Советский патент 1981 года по МПК H03K5/08 G05B1/01 

(54) АДАПТИВНОЕ ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО

i

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может быть использовано в многофункциональных логических схемах и в качестве центрального звена в обучаемых классификаторах, в частности в классификаторах неисправностей различных технических объектов. .

По основному авт.св. № 661765, известны адаптивные пороговые устройства, содержащие весовой сумматор, выходом подключенный: ко входам элемечтов сравнения управляющими входами - к выходам элемента . адаптации, а входами - к входным шинам, вентиль, выход которого подключен через делитель к первому входу элемента адаптации, второй вход которого соединен с выходом логического элемента, управляющий вход вентиля подсоединен через генератор импульсов к установочному входу делителя и непосредственно к первому входу логического элемента,, вторым входом подключенного к выходу второго элемента сравнения, а-, третьим входом - к выходу первого элемента сравнения и ко входу вентиля 1.

Недостатком таких устройств является то, что.они могут дать положительный эффект только в том случае.

если обучающие выборки могут быть расклассифицированы с помощью линей ной дискриминантной функции,. .

Цель изобретения - распознавание линейно неклассифицируемых образов. Для достижения поставленной цели в адаптивное пороговое устройство, содержащее весовой сумматор, выходом подключенный ко входам элементов .

10 сравнения, управляющими входами - к выходам элемента адаптации, а входами -к входным шинам, веатиль, выход которого подключен через делитель:.к первому входу элемента адаптации,

15 второй вход которого соединен с выходом логического элемента, управляющий вход вентиля подсоединен через генератор импульсов к установочному входу делителя и непосредственно к пер20вому входу логического элемента, вторым входом подключенного к выходу второго элемента сравнения, а (третьим входом - к выходу первого элемента сравнения и входу вентиля, введены коммутатор, блок функциональных преобразователей, блок управления, реверсивный счетчик и элемент ИЛИ, подсоединенный обоими входами к управляющим входам весово30го сумматора, а выходом - ко входу реверсивного счетчика, выход которог подключен ко входу блока управления, первый выход которого подключен к уп равляющему входу реверсивного счетчи ка, второй выход -к управляющему вхо .ду коммутатора, а управляющий вход к выходу блока функциональных преобразователей, входом соединенного с выходом коммутатора, а выходом - с информативным входом весового сумматора, причем входы коммутатора подключены; к шинам входных сигналов. На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; фиг,2а,б - примеры линейно неклассифйруемых образов в двумерном пространстве признаков фиг,2в - картина преобразования линейно неклассифицируемых образов в классифицируемые. Адаптивное пороговое устройство содержит коммутатор 1, подключенный выходом ко входу блока 2 функционал-ь ных преобразователей, блок 3 управления, реверсивный счетчик 4 и логический элемент 5 ИЛМ, весовой сумматор 6 , выходы которого подключены ко входам элементов 7 и 7 сравнения вентиль 9, логический элемент 10, ге нератор импульсов 11, делитель 12, элемент 13 адаптации, шины 14 и 15 уменьшения и увеличения взвешенной суммы входов, шину 16 опроса, входные шины 17 ... 17) . Конструктивное исполнение вновь введенных блоков и элементов во мноТом зависит от количества образов и признаков, поступаел1ых на входные шины 17 . . .17у,. Если оно невелико, т коммутатор может быть, выполнен на герконах, а блок 2 функциональных преобразователей на нелинейных элементах. В случае большого числа признаков и обучающихся образов коммутатор целесообразно выполнять на основе МКС (многократных координатны соединителей , а в качестве блока функциональных преобразователей целесообразно использовать функциональ ные преобразователи, входящие в состав аналоговых или цифровых электрон ных мсцпин. Блок 2 служит для функцио нального преобразования значений вхо ных признаков - в различные ; ункции: степенные х , произведения O X-j, лог pиф иpoвaния itw X и т.д. Блок 3 управления предназначен для выработки -управляющих команд коммутатору 1. Елок 3 целесообразно выполнить на типовых интегральных схемах. Реверсивный счетчик 4 служит для задания определенного числа циклов обучения прь достижении которого в блок 3 вы дается импульс на остановку коммутатора. Количество изменений весов поступает с входных шин 14 и 15 весового сумматора 6 на логический элемент 5 ИЛИ, Необходимость реверсивного счетчика 4 и элемента 5 вызвана устранением зацикливания при неправильно выбранном виде дискриминантной функции. Устройство работает следующим образ ом. Вначале задается предельное число циклов обучения от блока 3 управления для записи по положительному входу в реверсивный счетчик 4. Затем в соответствии с программой, выдаваемой блоком 3 управления, коммутатор 1 подключает входные значения признаков и подает их на вход блока 2 функциональных преобразователей, в котором вектор X преобразуется в вектор Р . Каждый компонент вектора F -есть, в общем случае, произвольная функция от входного вектора X, т.е. -i (Х). Величины поступают на вход весового-сумматора 6, а готовность блока 2 к формированию очередного компонента - подтверж.цается благод 1ря второму выходу блока2, соединенному со входом блока 3 управления, по сигналу которого коммутатор выбирает новую последрвательг ность исходных признаков. В дальнейшем со вторичными признаками ведется обучение известному принципу. В- случае правильного выбора вида дискриминантной функции получаемк, к функцию YW-f--5lW:f - W), совпадающую - l- м , по знаку с указанием ) учителя. При отрицательном исходе че,рез элемент 5 происходит считыванйе ранее записанного числа- изменений весов со счетчика 4, В момент о считывания импульс подается на йход блока 3 управления и происходит останов коммутатора 1. В этом .случае необходимо повторить процесс -обучения, но для другого вида дискриминантной функции. На фиг.2а в двумерном, пространстве признаков Х,Х2 показаны два линейно неклассифицируемых класса и Обучающая выборка задан образами ),Х(2,.СМ) . Благодаря введению -Х,,Х.(г. и { КоНпоЛучаем ( В таблице показан процесс получения при .

О

1 о о 1 о о 1 о 0 в 70 - О 0 0 0

о 1 1 1

0О 1 -1

11

0-2

1 00

-1

11

- 1

-о

2

о

0-1

О

-1 00 00 00

2 2 2

-1 -1

1

-1 -1

, Из таблищл следует, что (И Wjj -1 осуществляется распознавание линейно ненлассифицируемых обраИ Ха,

зов X

41

.2б в двумерном пространстве признаков показаны две линейно неклассифицируе1 1х класса образов:

,1), х,1/1,о;е w , и ),

на фиг.2в изображена линейнгш (в пространстве {)дискриминантная функция, разделяющая эти классы, Прк этом

-: П а5г 1 ЛЬ

где

v-

.

Wi -ZL . N(/,,-.4.

После обучения устройства в режиме распознавания не используются счетчик 4, логический злеьдаят 5, элемент 7, вентиль 9, логический элемент 10, генератор 11, делитель 12, элемент 13 и шины 14-16.

Решение о принадлежности входного образа к одному из i rtaccoB осуществляется элементом 8 путем сравнения величины Z с нулем. При Z70 XGW.j, при г О X В .

Таким образом, введенные новые блоки, злеменоы и связи в совокупносит с известными позволяют технически решить задачу распознавания линейно неклассифицируемых образов при ускоренной адаптации и сокращенном числе циклов обучения в случае изменения последовательности предъявленных образов в выборке.

Формула изобретения

Адаптивное пороговое устрбйство, по авт.св. № 661765, отличаю-щ е е с я т;ем, что, с целью распознавания линейно неклассифицируемых образов, в него введены коммутатор, блок функциональных преобразователей, блок управления, реверсивный счетчик и элемент ИЛИ, подсоединенный входами к управляющим входс1м весового сумматора, а. вьрсодом-ко входу рет ерсивного счетчика, выход, которого подключен ко входу .блока управления, первый выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика, второй выход - к управляющему входу коммутатора, а управляющий вход - к выходу блока функциональных преобразователей, входом соединенного с выходом ко№лутатора, а выходом,- с информативным входом весового сумйатора причем входы коммутатора подключены к шинам входных сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 661765, кл. Н 03 К 5/20, 08.12. (прототип).