DE2034683C3

DE2034683C3 - Lernfähige Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE2034683C3
Application number: DE2034683A
Authority: DE
Inventors: Akira Nishiyama; Tetsuo Hirakata Yamaguchi; Tomio Yoshida; Hirokazu Yoshino
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1969-07-14
Filing date: 1970-07-13
Publication date: 1974-03-14
Also published as: DE2034683A1; US3638196A; NL7010423A; SU414823A3; DE2034683B2; FR2051725A1; FR2051725B1; GB1317745A

Description

<t

phase die Unbestimmtheit im Bereich der Umgehung des dritten, für die Kannphase bestimmten Schwellwertes dadurch ausgeschaltet, daß beim Optimieren der Gewichtsfaktoren jeweils nur solche Zuordnungen erfolgen, bei denen der Ausgang der Summierschaltung kleiner als der kleinere Schwellwert oder größer als der gröfiere Schwellwert ist. Dadurch ergibt sich eine Auswahl von Gewichtsfaktoren, die heim Übergang \on der Lernphase auf die Kannphase, aiso beim Umschalten des zusätzlichen Schalters auf den dritten Schwellwert, der zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert liegt, beim Identifizieren einer beliebigen Eingangsinformation ein genaueres Identifizieren ermöglicht. Das wird dadurch erreicht, daß in der Lernphase mit einer Eins-p.us-drei-Entscheidung und nur in der Kannphase mit einer Eins-aus-zwei-Entscheidung gearbeitet wird.

Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß der erste und der zweite Schwellwerk die in der Lernphase verwendet werden, in ihrem Abstand voneinander bzw. vom in der Kannphase veiwerdeten d itten Schwellwert frei verändert werden kennen, ohne daß der dritte Schwellwert \erärdert werden muß. Dieser kann vielmehr für das Identifizieren auf einen bestimmten Wert festgelegt sein. Das bedeutet, daß der Optimiervorgang mit Hilfe der Hilfsschwellwerte den jeweiligen Bedürfnissen in weitem Rahmen anpal.'bar ist.

Geht man also beim Optimieren gemäß der obigen Anweisung vor, so wird man beim Identifizieren beliebiger Eingangsinformationen in der Kannphase eine höhere Rate korrekter Identifikation erzielen, als sie beim herkömmlichen Optimieren mit einem einzigen Schwellwert, der mit dem für das Identifizieren verwendeten Schwellwert übereinstimmt, möglich war. Die angegebene Maßnahme kann mit verschiedenen elektronischen Bauelementen und Verschaltungen realisiert werden. Die gesamte Schaltung kann dabei in integrierter Bauweise hergestellt sein.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand der Figuren erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Blockschaltung einer bekannten lernfähigen Schaltungsanordnung,

F i g. ZeineBIcckschaltunge.nererfindungsgerr.äPen lernfähigen Schaltungsanordnung,

F i g. 3 bis 6 und 8 Schaltungen von Einzelheiten der in F i g. 2 gezeigten lernfähigen Schaltungsanordnung und

F i g. 7a und 7b graphische Darstellungen zur Erläuterung der Funktion der in F i g. 6 ge/eiglen Schaltung.

F i g. 1 zeigt die Grundschaltung einer lernfähigen Schaltungsanordnung, die aus einer Vielzahl von Gewichtsfaktor-Auswahlschaltungen .-(. B, C ... mit Gewichtsfaktoren W₁, W₁, W₃ ... besteht, bei denen es sich beispielsweise um eine Spannung handeln kann. Man erkennt weiter eine Summierschaltung D, eine Entscheidungsschaltung E, einen Ausgangsanschluß F, eir.en Anschluß C, dem ein Sollausgangssignal zugeführt wird, und eine Steuerschaltung H. Eine Vielzahl von Eingangssignalen X₁, X₂, X₃ ... wird den Gewichtsfaktor-Auswahlschaltungen A, B, C ... zugeleilej, und ein Sihweltenweit H » wird der Entscheidungsschalt'ing E zugeführt. Bei den Eingangssignalen X₁, X., X₃ ... kann es sich jeweils um solche aus einer Sene »1« und >.0« oder eine solche aus einer Serie »4 1« und » — ]« handeln. Die Eingaben X₁, X₂, ^3 ... weiden mit den Gewichtsfaktoren H₁, W₂, M'_:, ... der betreffenden Gevichtsfaktor-Auswahischaiiungen .1, B, C ... multipliziert, und die Produkte werden in der Summierschaltung D summiert. Die Summe wird in der Entseheidungsschaltung Ii mit dem Schwellwert W_H verglichen, und die Entscheidungsschaltung E liefert, wie bei der nachstehend beschriebenen.Ausführungsformein Ausgangssignal ·. 1- bzw. »0(«, je nachdem, ob die Summe größer oder kleiner ist als der Schwellenwert H _w.

ίο Falls die Istausgabe für eine bestimmte Eingungsinformation in der Lernphase»! 1« ist, das Sollausgangssignal aber »0<> ist, so korrigiert die Lernschaltung H die Gewichtsfaktoren bis zur Verringerung des Ausgangssginals auf »Oc Diese Prozedur wiederholt sich für alle Eingangssignale, die jeweils aus einer Serie von Ziffern bestehen, so daß sie sämtlich in zwei Kategorien klassifiziert werden können, nämlich in eine Klasse 1 und eine Kl;isse2.

F i g. 2 zeigt eine lernfähige Schaltungsanordnung mit Eingangsanschlüssen 1, 2 und 3, an die Eingangssignale in Form binärkodierter üingangsinfonuation gelegt sind. Die Eingangssignale werden für eine beliebige Zeitspanne in Speicher 4, 5 bzw. 6 eingegeben, bei denen es sich um bistabile Multivibratoren handeln

as kann. In einer Vielzahl von Gcwichtsfaktor-Ausuahlschaltungen 7, 8 und 9 können die Ausgangssignale der Speicher 4, 5 und 6 mit Gewichtsfaktoren H'_T. \l\ und H j multipliziert werden. Fs können η Eingangsanschüsse, η bislabile Multivibratoren und /) Gewichts- faktor-Auswahlschaltungen vorgesehen sein. In der Figur sind jedoch der Einfachheit halber jeweils nur drei gezeigt. Die über die Eingangsanschlüsse 1, 2 und 3 zugeführten Eingangssignale sind entweder »i<· oder ■>0c, und diese Signale werden mit den betreffenden Gewichtsfaktoren W₁, H'„und H₉ multipliziert, so daß die Produkte jeweils auf der Au:gangsseite der betreffenden Gewichtsfaktor-Auswahlschalt mg 7, 8 und9 erscheinen.

Ein Speicher IO speichert die Ausgangssignale der Speicher 4, 5 und 6 aufeinanderfolgend und speichert gleichzeitig auch sukzessive die für Standardeingangsinformationen, die über einen Anschluß 11 zugeführt werden, zu erwartenden Sollausgangssignale. Lin als Impulsgenerator ausgebildeter Auslöser 12 steuert das Einschreiben und Auslesen in den Speicher 10 bzw. aus dem Speicher 10 während der Lernphase in Abhängigkeit von einem Signal, das ihm über einen handtetätigbaren Signaleingangsanschluß 13 zugeführt wird, oder von einem Ausgangssignal, das von einer als Impulsgenerator ausgebildeten Lernschaltung !4 abgegeben wird, auf dessen Wirkweise unten noch naher einzuteilen sein wird.

Eine Summierschallung 15 summiert die aus den Cewich;sfaktor-Auswahlschaltungen 7, 8 und 9 hcrruhrenden, mit Gew ichtsfaktoren versehenen Lingangsirfoimatioi ^n. Eine Lntscheidungsschaltung 16 vergleicht den Ausgang der Summierschaltung 15 mit einem Schwellwert W_h. So erscheint an einem Ausgar gsanschluß 17 ein Ausgangssignal »rl«, wenn die Si η me gröf.er ist als der Schweilwert W,.„ bzw. ein A usgangssignal »0« erscheint, falls die Summe kleiner ist als der Schwellwert HV-,. Eine die Auswahl von Schwellwerten ermöglichende Schwellwertschaltung 18 liefert der Entscheidungsichaltung 16 den Si hwellwert H n, der einem SoMausgangssignal entspricht, das »-· 1« cc'er >C« sein kann und das in der Lernphase an einem / uigangsanschluß 101 des Speichers 10 erscheint, wihier.d ein der Schwellwertschaltung 18 über einen

Eingangsanschluß zugefiihrter Schwcllwcrt HV/ der Entscheidungsschaltung 16 in der Kannphase unmittelbar zugeleitet wird.

Die Lcrnschaltung 14 vergleicht das in der Lernphase am Ausgangsansehluß 17 erscheinende Ausgangssignal mit dem an dem Alisgangsanschluß 101 des Speichers 10 erscheinenden Sollausgangssignal und leitet den Gewichtsfaktor-AuswahlschalUmgcn 7, 8 und 9 eine Anzahl von Lcrnimpulsen zu, wobei deren üewichtsfkatorcn nur dann verändert werden, wenn das Istausgangssignal nicht mit dem Sollausgangssigiial übereinstimmt. An (Jen Ausgangsanschliissen 141. 142, 143(1' i μ. 5) der Lcrnschaltung 14 erscheinen ein Steuersignal für ein Gcwichtsfaktordckremcnt, ein Steuersignal für ein Gcwichtsfaktorinkremcnt bzw. ein l.crnimpulssignal.

Fs soll nun der praktische Aufbau der llauptkompoMcntcn der lernfähigen Schaltungsanordnung in den Einzelheiten dtfs Speichers 10, des Auslösers 12, der Lernschaltung 14, der Summierschaltung 15, der I ntschcidungsschaltung 16, der Schwellwertschaltung 18 und der Gewichtsfaktor-Auswahlschaliungen 7, 8 und 9 beschrieben werden.

F i g. 3 zeigt den praktischen Aufbau des Speichers 10. Die Funktion des Speichers 10 besteht darin, Standardeingangsinformationen und die hier erwünschten Sollatisgangssignalc in der obenerwähnten Weise zu speichern. Zum Speichern der Standardeingangsinformationcn und der für diese erwünschten Sollausgangssignalc wird ein Schalter .Vl nach der Seite der Anschlüsse« und b umgelegt, um jeweils an die Steuerelektrode von Torstcuerungs-Transistoren (71. (72. (73 und G4 eine Spannung von - £ Volt anzulegen, so daß diese Transistoren in den Durchlaßzus'and gebracht werden. Das über den Anschluß 11 zugcführlc Sollausgangssignal wird durch den Transistor (71 in eine Speicheranordnung, wie beispielsweise ein Schieberegister .SV? I, eingeschrieben, während die \on den als bistabile Multivibratorcn ausgebildeten Speichern 4. 5 und 6 zugeführten, die Standardeingangsinformation bildenden Komponenten durch die Transistoren (72. (73 und (74 in Speichcranordniingen. wie beispielsweise Schieberegister SR2. SR3 und SR4. eingeschrieben werden.

7um Auslesen der in die Schieberegister SRi. SR2. SR3 und SR4 eingeschriebenen Spcicherinhalte wird der Schalter Si nü'h der Seite der Kontakte r und d umgelegt, so daß die Schieberegister SRi, SR2, SR3 und SR4 jeweils mit dem betreffenden der Transistoren G5, G6. (77 und (78 in einen Ring geschaltet werden.

Die Stcuerclektroden der Transistoren Gl, Gl, G3 und G4 werden demgegenüber geerdet und diese Transistoren gesperrt. Die Speicherinhalte der Schieberegister SRi, SR2, SRI und SR4 werden durch den aus dem Auslöser 12 zugeführten Impuls ausgespeichert und durch den betreffenden der Transistoren G'5, G6, G7und G8 wieder in die Schieberegister SR1, SRI, SR3 und SR4 eingeschrieben. Die an den Ausgangsanschlüssen 101, 102, 103 und 104 er-

K scheinenden Atisgangssignalc werden der Lernschaltung 14 und der Schwellwertschaltung 18 bzw. den als bistabile Multivibratorcn ausgebildeten Speichern 4, 5 und 6 zugeführt.

F i g. 4 zeigt den praktischen Aufbau des als Impulsgenerator ausgebildeten Auslösers 12. Ein handausgelöstes Signal wird bei Einschreibung der Standardeingangsinformation in den Speicher 10 über den Signaleingangsanschluß Oeinem Impulsgenerator PG1 zugeführt. Der Impulsgenerator PGl wird hierdurch

ao zum Erzeugen von Zeitimpulsen erregt. In der Lernphase wird das Ausgangssignal der Lernschaltung 14 de-n Impulsgenerator PGl zugeführt, der daher Zeitimpulsc erzeugt. Es ist ein bistabiler Multivibrator BSi vorgesehen, um die Betätigung der als Impulsgenerator

ausgebih krten Lernschaltung 14 während der Zeitspanne zu unterbrechen, in der die in dem Speicher 10 gespeicherte Standardeingangsinformation ausgelesen wird. Genauer gesagt, durch dtn aus dem Impulsgenerator PGi zugeführten Impuls kehrt sich der Zustand des bistabilen Multivibrators BSi um, so daß die Betätigung der Lernschaltung 14 unterbrochen wird. Der bistabile Multivibrator BSI wird durch ein über eine Verzögerungsschaltung DEl und einen monostabilen Multivibrator AfSl z.ugeführtes Signal wieder in den Ausgangszustand gebracht.

F i g. 5 zeigt den praktischen Aufbau der Lernschaltung 14. die dazu dient, den Gewichtsfaktor-Auswahlschaltungcn 7. fl und 9 Lernimpulse zuzuführen, wenn die in dem Speicher 10 gespeicherte Standardcingangsinformation im Zuge des Lernvorgangs aufeinanderfolgend aus dem Speicher 10 ausgelesen wird.

Die Beziehungen, die zwischen einem Sollausgangssignal für eine Standardeingangsinformation, cinerr Istausgang oder Ausgangssignal der !-!ntschcidungsschaltung 16. der Erforderlichkeit eines Lernvorgangs und der Frforderlichkcit einer Gewichtserhöhung, oder -verringerung für den Fall der Notwendigkeit eines Lernvorgangs bestehen, sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Fall

III

IV

Sollausgangssignal

Istausgangssignal

Lernvorgang

Gewichterhöhung oder Verringerung

-1

nicht erforderlich

In der Tabelle bezeichnet »+1« einen hohen Pegel von -f-5 Volt, und »0« bezeichnet einen niederen Pegel von 0 Volt.

Nimmt man beispielsweise an, daß für eine Standardeingangsinformation die Bedingungen der Fäiie i oder IV erfüllt seien, so ist damit klar, daß eine Änderung der Gewichtsfaktoren der Gewichtselemenie in den Gewichtsfaktor-Auswahlschaltungen 7, 8 und 9 0
-1

erforderlich
Verringerung

erforderlich
Erhöhung

0 0 nicht erforderlich

nicht erforderlich ist. Genauer gesagt, zu den Eingangssignalen einer U N D-Schaltung A1 gehöhren das Istausgangssigr.al und das durch ein Umkehrglied I/ geleitete Sollausgangssignal, während zu den Eingangssignalen einer NAND-Schahung NAl das Sollausgangssignal und das durch ein Umkehrgüed 12 geleitete Istausgangssignal gehören. Somit hat eines der der UND-Schaltung Al und der N AN D-Schaltung

NA 1 7.ugcfiihrten drei Eingaiigssignalc den niederen Diese Ausgangssignale |w und —<·> stellen die Schweil-

Pegel, und die beiden einer NAND-Schaltung NA1 werte dar, die in der Entsehcidungsschaltung 16 ver-

zugeführten Eingangssignal bleiben auf dein hohen arbeitet werden.

Pegel, was zur Folge hat, daß eine Betätigung eines Die Erforderlichkeil eines Lenivorgangs ergibt sich bistar>^;len Multivibrators BS3 unterbleibt und kein 5 daher aus dem Verhältnis der Grölte des Ausgangs Lcrnimpuls erzeugt wird. Im Fall Il hat das Sollausgangssignal den niederen Pegel und das Istaus- -A gangssignal den hohen Pegel. Alle Eingangssignal .-*—;' ' ' der UND-Schaltung A 1 haben also den hohen Pegel,

und ein bistabilcr Multivibrator BSI, ein monostabilcr io der Summicrsehaltung 15 zur Größe des dem SoII-Multivibrator MSl und die NAND-Schallung NAl aiisgangssignals » I !«oder «0«entsprechenden Schwellwerden betätigt. Wenn der monostabile Multivibrator werts ; <» oder —<». In dem in obiger Tabelle auf- MS2 einen Impuls erzeugt, so erzeugt der bistabile geführten Fall I kann ein Lernvorgang entfallen, und Multivibrator BS3 eine Vielzahl von Impulsen, bei- eine F.rhöliungodcr Verringerung der Gewichtsfaktoren spielsweise fünf Impulse, wobei deren Anzahl gleich 15 tier (iewichtsfaktor-Auswahlsehaltungen 7, 8 und 9 der Zahl der Variationsstufen der Gewichtsfaktorei: ist nicht erforderlich, da das Ausgangssignal der ist, und den Gewichtsfaktor-Auswahlschaltungcn 7, 8 Entscheidungsschaltung 16 mit dem Sollausgangssignal und 9 werden also fünf Lernimpulse zugeführt. In übereinstimmt. Dies gilt auch für den Fall IV. Im diesem Fall erscheint an dem Ausgangsansehluß 141 FaIlH ist das Ausgangssignal der Entscheidungsfür das Dekrementsteuersignal ein Impuls negativer 20 schaltung 16 demgegenüber » |-1«. das Sollausgangs-Spannung mit einer Impulsdauer, die den ersten von signal hingegen »0«. In diesem Fall besteht zwischen dem bistabilen Multivibrator fl.S'3 abgegebenen Impuls dem Ausgangssignal der Summicrsehaltung 15 und dem einschließt. Schwellwert -ω die folgende Beziehung:

Im FaIIIII hat das Sollausgangssignal den hohen

Pegel und das Istausgangssignal den niederen Pegel. 25 ·^ _γ .„

Demzufolge haben alle der NAND-Schaltung NA 1 A *'"'-' ~^f" zug» führten Eingangssignal den hohen Pegel, so daß

der bistabile Multivibrator 5B5 und der morostabilc Tatsächlich sollte jedoch zwischen dem Ausgangs-Multivibrator A/.V3 betätigt werden und den Gewichts- signal der Summierschaltung 15 und dem Schwellwcrt faktor-Auswahlschaltuneen 7. 8 und 9 über den Aus- 30 a> die folgende Beziehung bestehen: gangsansc'iluß 143 einen Lernimpuls zuführen. Inzwischen erscheint an dem AusgangsanschluU 142 für -A . das Inkrcmcntsteuersignal eine negative Spannung von -^₁ ' ' ~'" - 10 Volt. Die Bezugszeichen B\ und Bl bezeichnen

Puffcrschaltungen. Stimmt das Istausgangssignal im 35 Die Gewichtsfaktoren W₁, W_g und W₉ der betreffenden

obigen Bctätigungsablauf mit dem Sollausgangssignal Gewichtselemente in den Gewichtsfaktor-Ausv/ahl-

übcrein. so liefert eine UND-Schaltung Al ein Signal schaltungen 7, 8 und 9 müssen also verkleinert weruen,

zum Aussteuern des Auslösers 12 zum Wiederholen um das Ausgangssignal der Summierschaltung 15 zu

des gleichen Bctätigungsabhuifs für die nächste verringern, wenn der obigen Bedingung Genüge getan

Standardeingangsinformation. Wird zwischen dem 40 werden soll. Im Fall III ist die Situation umgekehrt.

Istausgangssignal und dem Sollausgangssignal keine Das heißt also, die Gewichtsfaktoren W₁, W_s und W_t

Übereinstimmung erreicht, so wiederholt sich der müssen vergrößert werden, und die Lernphase ist

oben beschriebene Betnebsablauf. beendet, wenn das Ausgangssignal der Suminier-

F i g. 6 zeigt den praktischen Aufbau der Summier- schaltung 15 den Schwellwert +ω überschreitet. Im

schaltung 15, der Entscheidungsschaltung 16 und der 45 Zuge der Lernphase geht der FaIlII in den FaIIIV

Schwellwertschaltung 18. Zu der Summierschaltung 15 über, der Fall Ml dagegen in den Fall I.

gehört ein Operationsverstärker OPl, und diese Da das Sollausgangssignal in der Lernphase der

Schaltung summiert die Ausgangssignale der Gewichts- Schwellwertschaltung 18 zugeführt wird, um in dei

faktor-Auswahlschaltungen 7, 8 und 9. Die Schwell- beschriebenen Weise den entsprechenden Schwellweri

Wertschaltung 181iefertein Ausgangssignal W₈, welches 50 festzulegen, besteht zwischen den Schwellwerten -(-αϊ

der Entscheidungsschaltung 16 als Schwellwert zu- und —ω, die den Sollausgangssignalen »-fit und »0<

geführt wird. Ein Operationsverstärker OPl in der entsprechen, eine tote Zone, wie dies in F i g. 7a

Entscheidungsschaltung 16 liefert »-j-1« bzw. »0«, wenn gezeigt ist. Die Entscheidungsschaltung 16 hat alo die

das Ausgangssignal der Summierschaltung 15 größer Funktion eines Eins-aus-drei-Entscheidungselements

oder kleiner ist als der Schwellwert W_G. 55 In den Fig. 7 a und 7 b stellt die Horizontalachs<

Während der Lernphase leitet die Schvfellwert- das Ausgangssignal

schaltung 18 der Entscheidungsschaltung 16 Schwellen- «

werte mit dazwischenliegender toter Zone zu, wohin- 2j X* Wr

gegen sie bei Identifizieren in der Kannphase einen ^{i = 1}

einzigen Schwellwert (ohne tote Zone) liefert. Die 5o der Summierschaltung 15 dar, während die Vertikal

Schwellwertschaltung 18 hat somit eine Funktion achse den Ausgang der Entscheidungsschaltung 1

dahingehend, daß sie ihr Ausgangssignal in Abhängig- darstellt.

keit vom Sollausgangssignal wählt. Wird der Schwell- Es sei nun wieder auf F i g. 6 Bezug genommen. Et

wertschaltung 18 beispielsweise ein am Ausgangs- Schalter S3 in der Schwellwertschaltung 18 ist in de anschluß 101 des Speichers 10 erscheinendes Sollaus- 65 Lernphase nach der Seite des Kontakts α umgeleg

gangssignal » f 1« zugeführt, so liefert sie ein Ausgangs- und in der Kannphase nach der Seite des Kontakts /

signal +ω, während sie beim Zuführen eines Soll- Ist der Schalter 53 nach der Seite des Kontakts

ausgangssignals »0« ein Ausgangssignal —ω liefert. umgelegt und ist daher ein Operationsverstärker OP

9 10

ίΐη die Entschcidungsschallung 16 angeschaltet, so den bistabilen Multivibratorcn BS4, BSS, BSd, BSI

entspricht der '.on der Schwellwertschaltung 18 der und MS zugeführt werden. Der Ausgang»!« der

I ntsclicidiiiiK.M hiiltung 16zugeführte Schwellwert W,., bistabilen Multivibratoren BS4, BS5, BS6, BSI und

dem in deiii Speicher 10 gespeicherten Sollausgangs- ß.V8 verschiebt sich daher zur niederen Stelle hin, und

signal > I« oder »Q«. Ist der Schalter S3 demgegen- 5 hierauf folgt eine Herabsetzung des Gewichtspegels

übe ι nach der Seite des Koniakts h umgelegt, so ist der um eine Stufe.

von der Schwellwertschaltung 18 der Entscheidungs- Liefert der bistabile Multivibrator BS4 den Wert »1«,

schaltung 16 zugeführte S'.hwcllwcrt W_H dem Schwell- so ist der Transistor (716 gesperrt, da an seinem Tor

ucii W₁.,' proportional. Heim Identifizieren in der eine Spannung von 0 Volt anliegt, und alle fünf Lern-

Kannphase wirkt die Entschcidungsschallung 16 als io impulse passieren den Punkt Λ und verschieben die

konventionelles liins-aus-zwei-Enlschcidungsclemcnt, Stellung der »1« bis diese wieder zu dem bistabilen

da nur ein Schwcllwert vorhanden ist, wie dies aus Multivibrator fl.S'4 zurückkehrt, so daß im wesent-

1- i μ. 7b zu ersehen ist. liehen keine Verschiebung erfolgt. In ähnlicher Weise

1 i g. 8 zeigt den praktischen Aufbau der Gewichts- erscheint ein Inkrementstcucrsignal von negativer

faklor-Aiiswahlschaltung 7. Die anderen Gewichts- 15 Spannung, sobald die Lernimpulse von dem Ausgangs-

faktor-Auswahlschaltungcn 8 und 9 haben den gleichen anschluß 143 der Lernschaltung 14 zugeführt werden,

Aufbau. Der Gewichtsfaktor des Gewichtselements und da der Transistor G'l5 gesperrt ist, sofern nicht

ist über fünf Stufen veränderlich, nämlich I 2, -} 1, 0, der bistabile Multivibrator BSH den Wert »1« liefert,

1 und 2 Volt. erfolgt im Ansprechen auf die Lernimpulse eine Ver-

liinf bistabile Multivibratoren BS4, BS5, BS6, BSI »" Schiebung des Ausganges »1« zur höheren Stelle hin.

und fl.S'8 dienen zum Auswählen des Gewichtsfaktors, Es soll nun die Uelätigungsweise der Lernmaschine

und die Ausgangssignale der betreffenden bistabilen mit dem obigen Aufbau beschrieben werden.

Multivibratoren sind für den Durchlaß- und Sperr- Fine über die Eingangsanschlüsse 1, 2 und 3 zu-

/ustand von fünf Torsteuerungstransistoren G9, ClO, geführte Standardeingangsinformation wird in den

C/II, G12 und (713 bestimmend. Genauer gesagt, as bistabilen Multivibratoren 4, 5 und 6 gespeichert und

liefert einer der bistabilen Multivibratoren BS4, BS5, gleichzeitig in den Speicher 10 eingeschrieben. Auch

BS6, BSI und BSS ein Ausgangssignal »1« mit einem die entsprechenden Sollausgangssignale werden über

Pegel von ■- 10 Volt (es kommt hier die negative Logik den Anschluß 11 in den Speicher 10 eingeschrieben.

in Anwendung), so erscheint die an der DRAIN- Dieser Vorgang wiederholt sich für die folgenden

Elektrode des mit dem Ausgang dieses bistabilen 30 Standardeingangsinformationen, so daß die Infor-

Multivibrators verbundenen Transistors anliegende mation sämtlicher Standardeingangsinformationen in

Spannung an seiner SOURCE-Eelektrode. dem Speicher 10 gespeichert wird. Soll auf der Basis

Nimmt man an, daß das Eingangssignal von dem dieser Information ein automatischer Lernvorgang den Speicher 4 darstellenden bistabilen Multivibrator erfolgen, um die Sollausgabebedingung zu erhalten, zugeführt wird, wodurch das Potential der GATE- 35 so wird der Schalter Si in F i g. 3 umgeschaltet, so daß Elektrode eines Transistors G17 auf einen Wert von die Transistoren G 5, G6, Gl und G8 in den Durchlaß-OVoIt gebracht wird, so wird dieser Transistoren zustand gebracht und die Transistoren Gl, Gl, G3 gesperrt, und die an der SOURCE-Elektrode des und G4 gesperrt werden. Bei jedem Zuführen des Zeitbestimmten Transistors erscheinende Spannung wird impulses aus dem Auslöser 12 zu dem Speicher 10 der Summierschaltung 15 als Gewicht zugeführt. Da 40 wird der Lernschaltung 14 und den als bistabile Multizwei oder mehr Ausgänge der bistabilen Multi- vibratoren ausgebildeten Speichern 4, 5 und 6 über die vibratoren 554, BSS, BS6, BSI und BSS nicht gleich- betreffenden der Ausgangsanschlüsse 101, 102, 103 zeitig den Wert »1« annehmen können, kann als und 104 gespeicherte Information aus dem Speicher 10 .Gewicht nur eine der fünf Spannungen erscheinen, zugeführt. Die den Speichern 4, 5 und 6 zugeführte welche die einzelnen Gewichte darstellen. Die Tran- 45 Information wird durch die Gewichtsfaktor-Auswahlsistoren G14, G15 und G16 sind gesperrt, wenn ihre schaltungen 7, 8 und 9 bewertet und an die Summier-Torspannung 0 Volt beträgt. schaltung 15 gegeben, um der Entscheidungsschaltung

Nur wenn sich diese drei Transistoren G14, G15 16 zugeleitet zu werden, in der die Summe mit dem und G16 sämtlich im Sperrzustand befinden, werden die Schwellwert W_s verglichen wird. Das Resultat er-Lernimpulse von dem Ausgangsanschluß 143 der 5° scheint an dem Ausgangsanschluß 17 als ein Ausgang Lernschaltung 14 über einen Punkt/J den bistabilen »+1« oder »0«. Bei diesem Vorgang ist dar Schalter S3 Multivibratoren BS4, BSS, BS6, BSI und BSS zum in der Schwellwertschaltung 18 zur Herstellung einer Verschieben zugeführt. Sobald der erste dieser fünf Verbindung mit dem Ausgangsanschluß 101 des Lernimpulse von dem Ausgangsanschluß 143 der Lern- Speichers 10 umgelegt, so daß der Schwellwert W_e schaltung 14 eingeht, wird von dem Ausgangsan- 55 dem Wert»+1« oder »0« entspricht. Die Entscheidungsschluß 141 der Lernschaltung 14 ein Dekrementsteuer- schaltung 16 hat damit also für die Schwelrwerte mit signal von negativer Spannung zugeführt. An der einer dazwischenliegenden toten Zone eine Wirkweise GATE-EIektrode des Transistors G16 erscheint daher ähnlich der Funktion eines Eins-aus-drei-Entscheiein negatives Potential, sofern einer der bistabilen dungselements, und ihr Ausgangssignal wird im Ver-M ultivibratoren i?S5, ÄS6, BSI und BSS den Wert »1« 60 gleich zur Klassifizierung durch ein Eins-aus-zweiliefert. Infolgedessen leitet der Transistor G16 und Entscheidungselement einer strengeren Klassifizierung schließt den Punkt A gegen Ende k»«rz, so daß der unterworfen. Das Istausgangssignal und das SoH-erste der fünf Lernimpulse den bistabilen Multi- ausgangssignal werden in der Lercschaitung 14 mitvibratoren BS4, BS5, BS6, BSI und BSS nicht zu- einander verglichen. Stimmt das Istausgangssignal geführt werden kann. Ein Dekrementsteuersignal von 65 nicht mit dem Sollausgangssignal überein, so werden 0 Volt wird zugeführt, sobald der zweite der fünf den Gewichtsfaktor-Auswahlschaltungen 7, 8 und 9 Lernimpulse erscheint, und der TransistorG16 wird die Lernimpulse und Steuersignale zugeführt, bis Überdadurch gesperrt, so daß die übrigen fünf Lernimpulse einstimmung erzielt ist, so daß der Lernvorgang nach

Art eitv's I'chlerkorrckturvcrfahrens ablaufen kann. Ergibt sich im Zuge des Lernvorgangs eine Übereinstimmung des Istausgangssignals mit dem Sollausgangssignal, so wird der Auslöser 12 im Sinne einer neuen lnformationscntnahmc aus dem Speicher 10 durch den Zeitimpuls betätigt, und es erfolgt ein ähnlicher Öetätigungsablauf. Bei der Wiederholung dieses Ablaufs stimmt schließlich das Istausgangssignal stets

mil dem Sollausgangssignal iiberein. womit die 1 ernphase beendet ist. Beim Identifizieren einer beliebigen liingangsinforination nach erfolgtem l.ernvorgang in der Kannphase ist der Schalter Λ3 in der Schuellucrtschaltung 18 nach jener Seile umgelegt, die den Schwcllwert W₁.,' liefert, so dall die F.ntsehcidungsschaltung 16 als konventionelles Ijns-aus-zwc· Entscheid ungselenient wirkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Lernfähige Schaltungsanordnung, die in der Lernphase bei Anlegen von vorgewählten Standardeingangsinformationen in binärkodierter Form und eines zugeordneten binären Sollausgangssignals sich selbsttätig zur Abgabe eines mit dem Sollausgangssignal übereinstimmenden Ausgangssignal einstellt und die in der Kannphase bei Anlegen zu identifizierender beliebiger binärkodierter Eingangsinformation ein Ausgangssignal abgibt, das die beliebige Eingangsinformation einer der zwei möglichen Kategorien zuordnet, mit Schaltern zum Umschalten der Maschine von der Lern- in die Kannphase, und umgekehrt, mit einem Speicher (4, 5, 6, 10) zum Speichern der Standardeingangsinformation und der entsprechenden Sollausgangssignale, mit einem Auslöser (12) zum Auslösen des Auslesens der eingespeicherten Eingangsinformation und der Sollausgangssignale aus dem Speicher, mit Gewichtsfaktor-Auswahlschaltungen (7, 8, 9), denen die Eingangssignale zugeführt werden und die die Multiplikation der einzelnen Eingangssignale mit auswählbaren Gewichtsfaktoren gestatten, mit einer Summierschaltung (15) zum Aufaddieren der mit Gewichtsfaktoren versehenen Eingangsinfc -mation, mit einer Schwellwertschaltung zum Erzeugen eines Schwellwertes, mit einer Entscheidungsschaltung (16) „um Vergleichen des Ausgangssignals der Summier «haltung mit dem Schwellwert und Erzeugen eines der Größenbeziehung zwischen beiden entsprechenden Ausgangssignalen und mit einer Lernschaltung (14) zum Einstellen der Gewichtsfaktoren in der Lernphase durch Vergleich des Ausgangssignals der Entscheidungsschaltung (16) mit dem entsprechenden Sollausgangssignal des Speichers bis zur erzielten Koinzidenz beider Größen, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Schalter [S₃) zum Umschalten der Schwellwertschaltung (18) von der Lernphase auf die Kannphase, und umgekehrt, vorgesehen ist, über den in der Lernphase ein erster und ein zweiter Schwellwcrt {—to, +οή an die Entscheidungsschaltung (16) gelegt sind, je nachdem das Sollausgangssignal die erste oder zweite der zwei möglichen Kategorien angibt, und über den in der Kannphase ein dritter Schwellwert (WV), der zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert liegt, an die Entscheidungsschaltung gelegt ist.

)ie Erfindung bezieht sich auf eine lernfähige altungsanordnung, die in der Lernphase bei An- :n von vorgewählten Standardeingangsinformaien in binärkodierter Form und eines zugeordneten ären Sollausgangssignals sich selbsttätig zur Abe eines dem Sollausgangssignal übereinstimmenden igangssignal einstellt und die in der Kannphase bei egen zu identifizierender beliebiger binärkodierter gangsinformation ein Ausgangssignal abgibt, das die beliebige Eingangsinformation einer der zwei möglichen Kategorien zuordnet, mit Schaltern zum Umschalten der Maschine von der Lern· in die Kannphase, und umgekehrt, mit einem Speicher zum Scheiehern der Standardeingangsinformation und der entsprechenden Sollausgangssignale, mit einem Auslöser zum Auslösen des Auslesens der eingespeicherten Eingangsinformation und der Sollausgangüignale aus dem Speicher, mit Gewichtsfaktor-Auswahlschaltungen, denen die Eingangssignale zugeführt werden und die die Multiplikation der einzelnen Eingangssignale mit auswählbaren Gewichtsfaktoren gestatten, mit einer Summierschaltung zum Aufaddieren der mit Gewichtsfaktoren versehenen Eingangsinformation, mit einer Schwellwertschaltung zum Erzeugen eines Schweliwertes, mit einer Entscheidungsschaltung zum Vergleichen des Ausgangssignals der Summierschaltung mit dem Schwellwert und Erzeugen eines der Größenbeziehung zwischen beiden entsprechenden Ausgangssignalen und mit einer Lernschaltung zum Einstellen der Gewichtsfaktoren in der Lernphase durch Vergleich des Ausgangssignals der Entscheidungsschaltung mit dem entsprechenden Sollausgangssignal des Speichers bis zur erzielten Koinzidenz beider Größen.

Lernfähige Schaltungsanordnungen sind bekannt (vergleiche z. B. Steinbuch, »Automat und Mensch«, Springer Verlag 1961, S. 13ö bis 151). Bekannte lernfähige Schaltungsanordnungen arbeiten sowohl in der Lernphase als auch in der Kannphase mit einem einzigen Schwellwert. Wird in der Lernphase mit einem einzigen Schwellwert gearbeitet, der später auch in der Kannphase verwendet wird, so führt das dazu, daß unbestimmte., also von Standardeingangsinformationen abweichende Eingangsinformationen nicht sicher einer der beiden möglichen Kategorien (0,1) zugeordnet werden können, da uie Gewichtsfaktoren nur mit Hilfe eines Schweliwertes optimiert werden: Dadurch ist aber im unmittelbaren Nachbarbereich

4η des Schwellwertes, also an der Grenze zwischen den beiden möglichen Kategorien, eine Erkennungsunsicherheit gegeben, weil schon ganz geringe Abweichungen des Ausgangs der Summierschaltung von einer Seite des Schwellwertes auf die andere Seite des einzigen Schwellwertes verlegen und damit das Ergebnis fehlerhaft werden lassen können.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine derartige lernfähige Schaltungsanordnung so weiterzubilden, Jaß die Lernfähigkeit der Schaltungsanordnung auch für den unmittelbaren Nachbarbereich des in der Kannphasc (Entscheidung Eins-aus-Zwei) verwendeten Schwellwertes entscheidungssicher wird, und zwar auch dann, wenn sich die Eingangsinformation von einerStandardeingangsinformation leicht unterscheidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zusätzlicher Schalter zum Umschalten der Schwellwertschaltung von der Lernphase auf die Kannphase, und umgekehrt, vorgesehen ist, über den in der Lernphase ein erster und ein zweiter Schwellwert (—ω, +to) an die Entscheidungsschaltung gelegt sind, je nachdem das Sollausgangssignal die erste oder zweite der zwei möglichen Kategorien angibt, und über den in der Kannphase ein dritter Schwellwert, der zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert liegt, an die Entscheidungsschaltung gelegt ist.

Es werden also in der Lernphase zwei zusätzliche Schwellwerte auf beiden Seiten des Schwellwertes für die Kannphase verwendet. Dadurch wird in der Lern-