DE1196410C2 - Lernfaehige Unterscheidungsmatrix fuer Gruppen von analogen Signalen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. α.:

G06f

Deutsche Kl.: 43 a-41/03

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

1196 410
St20319IXc/43a

20. Februar 1963
8. Juli 1965

21. April 1966

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung bezieht sich auf eine lernfähige, matrixartige Schaltungsanordnung, die als Unterscheidungsmatrix bezeichnet wird. Die Unterscheidungsmatrix ist im Gegensatz zu der in der Zeitschrift »Kybernetik«, 1 (1961), Heft 3, S. 117 bis 124 angedeuteten Lernmatrix für Gruppen von analogen Signalen imstande, Gruppen von analogen Signalen (Muster), die durch affine Transformation aus einem Einheitsmuster hervorgezogen sind, nicht zwangsweise der gleichen Bedeutungsklasse zuzuordnen, sondern auch zu unterscheiden. Eine Realisierangsmöglichkeit der Lernmatrix für Gruppen von analogen Signalen ist nicht vorbekannt, jedoch findet sich ein Realisierungsvorschlag in der belgischen Patentschrift 625 794. Die bereits vorgeschlagene Lernmatrix für Gruppen von analogen Signalen ist eine Weiterbildung der sogenannten binären Lernmatrix (Kybernetik, 1, 1961, Heft 1, S. 34 bis 45). Letztere besteht in ihrer einfachsten Form aus einer m ■ η-Matrix, an deren juzungspunkten Elemente angeordnet sind, die ivei Zustände annehmen können. Wird an die η Spalten eine Gruppe von η binären Signalen (Muster) angelegt und gleichzeitig eine Zeile erregt, so nehmen die Elemente an den Kreuzungspunkten die Werte des binären Musters an (Lernphase). Entsprechend werden danach in die anderen Zeilen andere Muster eingegeben. In der Kannphase wird ein Muster auf die Spalten gegeben, und in einer mit allen Zeilen verbundenen Extremwertbestimmungsschaltung wird festgestellt, welche Zeile hierbei die maximale Erregung 'fweist, d. h. welches zuvor erlernte Zeilenmuster nunmehr angebotenen Muster gleich ist. ei der bereits vorgeschlagenen Lernmatrix für Joge Muster treten an Stelle der zweier Zustände ügen Verknüpfungselemente solche, die im Idealfall fenlos irreversibel oder reversibel einstellbar sind. ". jeder Spalte zugeordneten Regelschaltungen, die :on der Ansteuerung der gesamten Matrix nur für Verknüpfungselement der betreffenden Zeile wirk-■i sind, werden die Verknüpfungselemente einer Ie in der Lernphase genau auf den eingegebenen .ort eingestellt. In der Kannphase arbeitet die Lernaatrix für analoge Muster ähnlich wie die Lernmatrix ;ür binäre Muster.

Eine solche Anordnung hat jedoch Nachteile, Wie ■i?s den nachstehenden Ausführungen hervorgeht. -3in Muster {a}i mit der laufenden Nummer i, das aus einer Gruppe von η analogen Signalen (z. B. Spannungen, Strömen), sogenannten Merkmalen, besteht, läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

Lernfähige Unterscheidungsmatrix für Gruppen
von analogen Signalen ;

Patentiert für:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Helimuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Peter Müller, Karlsruhe

Aus dem Muster mit der Nummer i = 1 entsteht durch affine Transformation, d. h. Multiplikation jedes Merkmals mit dem gleichen Faktor ein anderes Muster, das derselben Bedeutungsklasse zugeordnet ist:

.. a_iv ... a_in)

oder ein weiteres, z. B.

... α_ιυ ... a_in).

{a}i =

Diese Muster gehören also alle zu der gleichen Bedeutungsklasse.

Betrachtet man dagegen Muster, die anderen Bedeutungsklassen zugeordnet sind, so lassen sich diese so darstellen:

M₂ = (a₂₁ ■■■ a_2V ... a_in)

bzw. {a}₂a = L₁(O₂₁ ... a_2V ... a_2n),

{a}₂b = L₂(Ci₂₁ ... a_2V ... ä_2n),

worin K und L konstante Größen bedeuten, die ^ 1 sein können. Die bereits vorgeschlagene Lernmatrix für analoge Muster ist nun nicht in der Lage, die Muster (Ci)₁, {a}_ia, {α}ι& voneinander zu trennen, vielmehr werden in der Kannphase alle Muster (^)₁ der gleichen Bedeutungsklasse und, wenn Muster {a}₂, {a}₂a, {d}₂b angeboten waren, alle Muster {a}₂ einer zweiten Bedeutungsklasse zugeordnet. Am Ausgang der Lernmatrix für analoge Muster läßt sich also nicht mehr feststellen, ob das Muster Ia)₁ oder {a}_ia oder {α}ι& auf den Eingang gegeben wurde. Dies schränkt die Anwendbarkeit der Lernmatrix für analoge Muster in der Technik ein. Bei einer Temperatursteuerung eines industriellen Prozesses kann das z. B. auf Grund von Temperaturwerten eingelernte Muster zur Auslösung von Vorgängen benutzt werden. Sind die einzelnen Werte des eingelernten Musters nun alle um den gleichen Faktor größer, so wird dies nicht erkannt,

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und schwere Schädigungen, hervorgerufen durch zu botenen Musters {a}t wird, das die kleinste Abhohe Temperaturen, können die Folge sein. Ähnliche weichung vom entsprechenden Merkmal at_v des geSchwierigkeiten bestehen bei anderen Anwendungs- lernten Musters {a}j aufweist. Da die Gesamterregung fällen der Lernmatrix für analoge Muster. Ein weiterer der j-ten Zeile die Summe der Erregungsbeiträge der Nachteil der bereits vorgeschlagenen Anordnung ist 5 Verknüpfungselemente der z-ten Zeile ist, wird folglich darin zu sehen, daß für diese die Forderung besteht, die Erregung derjenigen Zeile ein Minimum, deren daß die einzelnen Muster, die auf die Matrix gegeben Verknüpfungselemente Minimalwerte der Erregungswerden, normiert sein, d. h. daß sämtliche Muster die beitrage liefern, bedingt durch die kleinste Abweichung gleiche Energie besitzen müssen. der Merkmale des angebotenen Musters von den ent-

Die erfindungsgemäße Unterscheidungsmatrix für io sprechenden Merkmalen der gelernten Muster. Eine analoge Muster vermeidet diese Nachteile. Sie hat die mit sämtlichen Zeilen der Anordnung verbundene Eigenschaft, daß in der Kannphase die Bedeutung Minimalwertbestimmungsschaltung hat die Aufgabe, eines angebotenen Musters selbst angezeigt wird. Die die Zeile kleinster Erregung festzustellen und anzu-Anordnung nach der Erfindung bildet keine Klassen, zeigen. Sind also verschiedene Muster gelernt worden d. h., sie weist nicht mehreren Mustern dieselbe Bedeu- 15 und wird nach Beendigung der Lernphase (Einstelltungsklasse zu wie eine Lernmätrix für analoge Muster, Vorgang) ein Muster aus dem Mustervorrat in die sondern unterscheidet auch die Muster innerhalb einer Spalten der Matrixschaltung eingegeben, dann ist die Klasse, wie sie von der bereits vorgeschlagenen Lern- Unterscheidungsmatrix in der Lage, das angebotene matrix für analoge Muster gebildet würde; sie unter- Muster von den übrigen Mustern des Vorrats zu unterscheidet also z. B. zwischen den Mustern {a}_ly {a}_ia ²⁰ scheiden und die in der Lernphase zugeordnete Bedeu- und {α}ιδ· Für verschiedene technische Anwendungen tung anzuzeigen, ohne dabei die Einschränkung der kann die Unterscheidungsmatrix in der Lernphase so bereits vorgeschlagenen Lernmatrix für analoge beeinflußt werden, daß sie in der Kännphase entweder Muster, nämlich das fehlende Unterscheidungsvernur zwischen verschiedenen Mustern einer Bedeutungs- mögen für affin transformierte Muster, aufzuweisen klasse oder so, daß sie zwischen Mustern verschiedener 25 und ohne dabei ausschließlich auf binäre Merkmale Bedeutungsklassen unterscheidet. wie die vorbekannte Lernmatrix für binäre Muster

Vor der Beschreibung verschiedener Ausführungs- beschränkt zu sein.

beispiele der Erfindung werden nun die theoretischen Bei den nachstehend beschriebenen neuen Anord-

Grundlagen der Realisierung der Unterscheidungs- nungen werden zwei voneinander unabhängige Ver-

matrix erörtert. 30 knüpfungselemente pro Kreuzungspunkt verwendet,

Eine Unterscheidungsmatrix ist, wie schon erwähnt, wobei die Verknüpfungen in der Lernphase so einge-

eine matrixf örmige Schaltungsanordnung mit m Zeilen stellt werden und in der Kannphase die Merkmale des

und η Spalten. In den Kreuzungspunkten von Zeilen zu erkennenden Musters so angeboten werden, daß in

und Spalten sind Verknüpfungselemente angeordnet, jedem Kreuzungspunkt ein der Differenz aus ange-

die eine einstellbare physikalische Größe mit einer 35 botenem und gelerntem (gespeichertem) Merkmal pro-

informationsverarbeitenden Funktion aufweisen. Der portionaler Erregungsbeitiag gebildet wird. Dieser

Betrag des Verknüpfungselementes im Kreuzungs- Erregungsbeitrag wird zu Null wenn beide Merkmale

punkt der /-ten Zeile und v-ten Spalte wird als Ver- identisch sind.

knüpfung y.t„ bezeichnet. Bei Eingabe eines Musters in Die Erfindung betrifft also eine lernfähige, matrixdie Spalten der Anordnung liefert jedes Verknüpfungs- 40 f örmige Schaltungsanordnung zur Unterscheidung von element einen Erregungsbeitrag Θχ_ν zur Gesamterre- Gruppen von analogen Signalen, die einer oder gung 0i der z-ten Zeile, wobei die Gesamterregung die mehreren Bedeutungsklassen zuordenbar sind, Wo-Summe der Erregungsbeiträge ist. bei die Gruppen von Signalen einer Bedeutungsklasse

« durch affine Transformation auseinander hervor-

Θί =J>_,&iv (3) 45 gehen, bei der die Gruppen von analogen Signalen

^v=1 auf die Spaltenleitungen gegeben werden und jeder

Der Erregungsbeitrag Θι_υ hängt ab von der Ver- Zeile eine vorher festgelegte Bedeutung beigegeben ist

knüpfung y.i_V des betreffenden Kreuzungspunktes und und an den Kreuzungspunkten der Matrix Verknüp-

vom Merkmal cn ν des angebotenen Musters {a)j fungselemente angeordnet sind. Die Erfindung ist da-

0 _ f(_a . y \ (4) ⁵° durch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungselemente

"' während des Lernvorgangs (Lernphase) zeilenweise auf

Der allgemeine Lösungsgedanke der Aufgabe gemäß je eine Gruppe von analogen Signalen so eingestellt

der Erfindung besteht darin, daß die Verknüpf ung κ< „ werden, daß nach der Einstellung die verknüpfende

abhängig vom Merkmal oj_v des in der Kannphase an- Wirkung jeder Spalte in der eingestellten Zeile propor-

gebotenen Musters ausgebildet ist. 55 tional dem beim Lernvorgang an dieser Spalte ange-

Die Verknüpfung^« wird in der Lernphase ab- legten Analogweit ist und daß während des Erken-

hängig vom Merkmal at_v des zu lernenden Musters nungsvorgangs (Kannphase) die Verknüpfungsele-

eingestellt: mente so abgefragt werden, daß auf den Zeilenleitun-

x_t = Jc · a (5) gen die Differenzen von den zuvor gelernten und den

k - Proportionalitätsfaktor. "' ⁶° J"™nehr an den Spalten angebotenen Signalen ge-

bildet werden, die zeilenweise auisummiert und in

Für den Erregungsbeitrag eines Verknüpfungs- einer auf den kleinsten Wert ansprechenden Extrempunktes in der Kannphase der /-ten Zeile ergibt sich wertschaltung ausgewertet weiden,
schließlich aus Gleichungen (4) und (5) Zur Realisierung ist es zweckmäßig, Doppelspalten a _ f(„ . „ \ _ i,. („ „ \ ff\ 65 vorzusehen und die Verknüpfungselemente der einen

UiV — Jytyv, <Hv) K [ßj_V UiV)- (P) Cl Ii ' J T-» 1 Ii -Γ" j" O- 1 · Λ T

Spalten der Doppelspalten fur die Signale in der Lei n-

Das Verknüpfungselement arbeitet also so, daß Θϊ _v phase und die Verknüpfungselemente der anderen

ein Minimum für dasjenige Merkmal aj_V des ange- Spalten in der Kannphase anzusteuern. Es sind dann

zwei voneinander abweichende Schaltungsanordnungen möglich. Bei der einen wird in der Lern- und Kannphase mit den Eingangssignalen direkt, bei der anderen mit den reziproken Werten der Eingangssignale gearbeitet. Mit der zweiten Anordnung läßt sich ein schärferes Minimum erzielen. Die Verwendung einer auf kleinste Werte¹ ansprechenden Extremwertbestimmungsschaltung hat den Vorteil, daß sich der Meßwert verstärken und gegebenenfalls weiter untersuchen läßt.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnähme auf die Figuren beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. la mehrere Muster, die zu einer Bedeutungsklasse gehören,

Fig. Ib mehrere Muster, die zu einer anderen Bedeutungsklasse gehören,

F i g. 2 eine erste grundsätzliche Ausführungsform der Unterscheidungsmatrix,

Fig. 3 eine Realisierung der Unterscheidungsmatrix nach Fig. 2,

F i g. 4 eine zweite grundsätzliche Ausführungsform der Unterscheidungsmatrix,

Fig. 5 eine Realisierung der Unterscheidungsmatrix nach F i g. 4,

F i g. 6 eine grundsätzliche Ausführungsform der Unterscheidungsmatrix bei einer Betriebsweise, die von den für die F i g. 2 bis 5 angenommenen Betriebsweise abweicht.

Die Fig. la und 1 b dienen zur Erklärung des Verhaltens der Unterscheidungsmatrix. Der mit {a}\ bezeichnete Kurvenzug in F i g. la stellt ein beliebiges Muster aus» η analogen Werten dar, die auf die Spalten der Unterscheidungsmatrix gegeben Werden. Die analogen Werte, die Merkmale, seien z. B. Spannungsamplituden, von denen eine den Betrag AB hat. Andere Muster, die zur selben Bedeutungsklasse gehören, sind {a}_ia und {fl}i6, weil sie durch affine Transformation aus {a}_x hervorgegangen sind. Deren der Amplitude AB entsprechende Amplituden sind AD bzw. AC. Man sieht deutlich, daß die Muster {a}_ia und {a}j6 jeweils durch Multiplikation aller Amplituden des Musters {a}j mit einem Faktor aus dem Muster (^)₁ hervorgegangen sind. Für das Muster {a}_ia ist der Faktor größer und für das MuStCr(O)₁;, kleiner als 1. Fig. Ib zeigt ebenfalls drei Muster, die aber einer anderen Bedeutungsklasse angehören.

In Fig. 2 ist die Anordnung, in der Leitwerte als Vei knüpf ungselemente verwendet werden, schematisch dargestellt. Die Unterscheidungsmatrix hat η Doppelspalten A₁A₁', A₂A₂', ■ ■ ■ A_nAp, sowie m Zeilen B₁ ... Bm- Jede Doppelspalte besitzt demnach zwei Kreuzungspunkte mit jeder Zeile, z. B. Kreuzungspunkte der Spalten A_v und A_v' mit der Zeile Bi mit den Verknüpfungen y.% _v und κ\_ν. In den Ausführungsbeispielen sind Leitwerte als Verknüpfungselemente angenommen, so daß in jedem Kreuzungspunkt ein Leitwert Gi_υ bzw. G;ν angeordnet ist. Die Leitwerte G',_v sind für sämtliche Kreuzungspunkte gleich:

eingegeben, um dort zu einer Einstellung der Leitwerte Giv entsprechend Gleichung (8) zu führen:

i_V = K- 1,

i = 1,2 .. .m, ν = 1,2 ...»

und werden während des Betriebs der Matrix bei diesem Ausführungsbeispiel nicht verändert.

Während der Lernphase werden die Merkmale cn_v des zulernenden Musters {a}j durch Gleichspannungen der Größe cn_v [Volt] dargestellt und in die Spalten A_v iv = k

/= 1,2...m,
υ = 1,2 .. .η.

In der Kannphase werden die Merkmale aj_V der angebotenen Muster {a}f in die Spalten A_v' eingegeben, wobei gleichzeitig an die Spalten A_v eine ίο Spannung der Größe — 1 [Volt] angelegt wird.

Die Verhältnisse je doppeltem Kreuzungspunkt sind in der Tabelle I dargestellt.

Tabelle I

Lernphase
Leitwert eingestellt auf

Kannphase
Abfrage mit

Spalte

-1

Spalte
Av'

k-\

Damit ergeben sich in der Kannphase Erregungsbeiträge Θ{ν als Ströme:

&iv entspricht h_v = (—1) ■ k ■ at_v + k ■ 1 · a^_v

= k{a_]v — div); (9)

die Gesamterregung pro Zeile wird ein Strom

(10)

Die Erregungen der einzelnen Zeilen U (i = 1, 2, 3 ... m) werden auf die Minimalwertschaltung 0_mi_n gegeben, und dort wird die Zeile mit der kleinsten Erregung bestimmt. Das Ausgangssignal bi steht dann zur weiteren Verwendung zur Verfügung.

Die Realisierung der grundsätzlichen Anordnung nach F i g. 2 zeigt F i g. 3.
Als Verknüpfungselemente dienen Transfluxoren; je zwei Transfluxoren Ti_V und TU längs der Zeile bilden mit einer Doppelspalte einen Kreuzungspunkt. In der Lernphase (Schalterstellung L) werden die durch α [Volt] dargestellten Merkmale des zu lernenden Musters den Schreibgeneratoren SGl zugeführt und dort proportional in Stromimpulse umgesetzt, die in Koinzidenz mit Stromimpulsen des Schreibgenerators SG2, der durch Schließen des Schalters B mit einer Zeile, welche die Bedeutung des zu lernenden Musters repräsentieren soll, verbunden ist, über die Schreibwicklungen Sl und S2 die Transfluxoren Tl_v der ausgewählten Zeile einstellen. In gleicher Weise werden die Transfluxoren Tt _v derselben Zeile entsprechend dem an die Spalten gelegten Wert 1 [Volt] eingestellt. In der Kannphase (Schälterstellung K) werden die Merkmale des angebotenen Musters den Lesegeneratoren LG zugeführt und dort proportional in hochfrequente Wechselströme umgesetzt, durch die über die Abfragedrähte Ll sämtliche Transfluxoren zerstörungsfrei abgefragt werden. Die Lesedrähte L 2 verbinden sämtliche Transfluxoren einer Zeile; in ihnen entstehen die Zeilenerregungen, wobei infolge des entgegengesetzten Wicklungssinnes der Lesedrähte in den Transfluxoren 77» diese Transfluxoren negative Erregungsbeiträge erzeugen und so im »Kreuzungspunkt« zu einer Differenzbildung aus gelernten und angebotenen Merkmalen führen. Die in den Leseverstärkern V verstärkten Zeilenerregungen werden in der Minimalwertschaltung 6>_mi» ausgewertet. Ein durch

sämtliche Transfluxoren führender Draht dient zusammen mit dem Rückstellgenerator zur Rückstellung der Verknüpfungselemente.

Eine andere Ausführungsform der Unterscheidungsmatrix ist in F i g. 4 schematisch gezeigt. Wiederum weist die Anordnung Doppelspalten A_v und A_v' auf. In den Kreuzungspunkten der Spalten A_v und Av und der Zeile Bt sind Leitwerte Gi _v und G{_n eingeschaltet, die beide in der Lernphase eingestellt werden. Dabei werden während der Lernphase die Merkmale aiv des zu lernenden Musters {a}i durch Gleichspannungen α«» [Volt] dargestellt und in die Spalten A_v eingegeben. An die Spalten A_v' wird der reziproke Wert der Merkmale,

d. h. —^ gelegt. Die Leitwerte Gi _v und Gi_v werden dann nach folgendem Bildungsgesetz eingestellt:

iv = k · al_v; Gi_v = k

Cliv

(H)

In der Kannphase werden die Merkmale ctjv des angebotenen Musters {a}j an die Spalten A_v' und der

negative Kehrwert der Merkmale, d. h.' —^, an die

Sparten Λ« gelegt. Die Leitwerte, die sich dabei ergeben, sind in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle	II	Spalte Av	Spalte Av'
	k · üiV 1 a j v	üiv
Lernphase Leitwert eingestellt auf Kannphase Abfrage mit

35

Dann ist der Erregungsbeitrag eines jeden Kreuzungspunktes der Spalten A_v bzw. Av mit der Zeile Bi ein Strom U_v:

! 7

-k

r (^ajv div\

= kM- ,

Cliv Cljv J

und die Gesamterregung wird:

a_iv

(12)

(13)

Auch hier wird der Strom h ein Minimum für \a}i = {a}j, und es gilt das bereits Gesagte für die Extremwertbestimmungsschaltung. Die Ausbildung des Minimums ist bei dieser Anordnung schärfer als bei der Anordnung nach F i g. 2.

Die Unterscheidungsmatrix nach F i g. 4 läßt sich mit einer Anordnung nach Fig. 5 realisieren. Eine solche Anordnung arbeitet wie die Anordnung nach Fig. 3, jedoch mit dem Unterschied, daß eine Umkehrstufe U vorgesehen ist, deren Ausgangsgröße der Reziprokwert der Eingangsgröße ist, so daß dadurch jeweils eine Spalte den Reziprokwert des eingangsseitig angebotenen Merkmals als Steuergröße erhält. Es besteht auch die Möglichkeit, die Unterscheidungsmatrix umgekehrt zu betreiben. Durch Angabe der Bedeutung bi erhält man dabei das in der Lernphase zugeordnete Muster {a}i an den Spalten der Unter-

45 scheidungsmatrix. Dies sei an Hand von Fig. 6 für die in Fig. 2 gezeigte grundsätzliche Ausführungsform beschrieben:

Eine Gleichspannungsquelle U₀ mit niedrigem Irinenwiderstand wird mit derjenigen Zeile verbunden, deren gespeichertes Muster angezeigt werden soll. Wird der Stromkreis beispielsweise über ein Strommeßgerät geschlossen, so fließt in jeder Spalte ein Strom Ii _v, der proportional den in der z-ten Zeile gespeicherten Merkmalen aiv des gelernten Musters {a}i ist:

Iiv = U_o· Giv — ciiv · k · U₀. (14)

Die Ströme It _v lassen sich leicht in proportionale Spannungen α«» [Volt] umwandeln, so daß am Ausgang der Umwandlungsschaltung den Merkmalen ai_v des »abgefragten« Musters {α}« proportionale Gleichspannungen OiV [Volt] abnehmbar sind.
• Bei den dargestellten Realisierungen der Unterscheidungsmatrix werden die Verknüpfungselemente als Leitwerte bzw. Induktionen betrachtet, wobei die eingegebenen Merkmale durch Gleichspannungen dargestellt werden und die Erregungssignale Ströme sind. Statt der Transfluxoren kann man auch Ferritringkerne als Verknüpfungselemente verwenden. Ebenso wie bei den Transfluxoren weiden dabei die eingegebenen Merkmale durch Hochfrequenzströme mit Stromamplituden.repräsentiert, die den Beträgen der Merkmale proportional sind. Die Einstellung auf einen bestimmten Induktionszustand eines Ringkernes (bzw. Transfluxors) erfolgt zweckmäßig in bekannter Weise durch Koinzidenz zweier phasenverschobener Hochfrequenzströme unterschiedlicher Frequenz unter Zuhilfenahme eines Rückkopplungskreises.

Als durch die Eingangssignale direkt einstellbare Verknüpfungselemente lassen sich ferner Metallpapier-, Metallfolien oder Aufdampfkondensatoren (Dielektrikum und Metallbelag aufgedampft) verwenden. Ebenso sind Tantalkondensatoren, die durch eine nichtleitende Deckschicht in einer Tantel-Elektrolyt-Anordnung gebildet werden,. sowie ähnliche elektrochemische Anordnungen als Verknüpfungselemente verwendbar. Diese Anordnungen sind jedoch nur innerhalb kleinerer Grenzen reversibel, so daß sie nicht für alle Anwendungsfälle brauchbar sind.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Lernfähige, matrixförmige Schaltungsanordnung zur Unterscheidung von Gruppen von analogen Signalen, die einer oder mehreren Bedeutungsklassen zuordenbar sind, wobei die Gruppen von Signalen einer Bedeutungsklasse durch affine Transformation auseinander hervorgehen, bei der die Gruppen von analogen Signalen auf die Spaltenleitungen gegeben werden und jeder Zeile eine vorher festgelegte Bedeutung beigegeben ist und an den Kreuzungspunkten der Matrix Verknüpfungselemente angeordnet sind, dadurchgekennzeichnet, daß die Verknüpfungselemente während des Lernvorgangs (Lernphase) zeilenweise auf je eine Gruppe von analogen Signalen so eingestellt werden, daß nach der Einstellung die verknüpfende Wirkung jeder Spalte in der eingestellten Zeile proportional dem beim Lernvorgang an dieser Spalte angelegten Analogwert ist und daß während des Erkennungsvorgangs (Kannphase) die Verknüpfungselemente so abgefragt werden, daß auf den Zeilenleitungen die Differenzen von den zuvor gelernten und den nunmehr an den Spalten

angebotenen Signalen gebildet werden, die zeilenweise aufsummiert und in einer auf den kleinsten Wert ansprechenden Extremwertschaltung ausgewertet werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten der Matrix als Doppelspalten ausgebildet sind, und daß an den Kreuzungspunkten der Doppelspalten mit den Zeilen für jede Spalte der Doppelspalte ein von der anderen Spalte der Doppelspalte unabhängiges Verknüpfungselement vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lernphase die Verknüpfungselemente der ersten Spalte der Doppelspalte auf die Merkmale der einzulernenden Muster und die Verknüpfungselemente der zweiten Spalte auf einen konstanten Betrag eingestellt werden und daß in der Kannphase mit den Merkmalen des zu erkennenden Musters die ersten Spalten abgefragt werden, während die zweiten Spalten eine konstante Spannung erhalten, und daß die Ausgangsspannung eines Verknüpfungselementes der Doppelspalte durch entsprechende Schaltung der Anordnung negativ zur Ausgangsspannung des anderen Verknüpfungselementes der Doppelspalte wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lernphase die Beträge der Verknüpfungselemente der ersten Spalte auf einen den Beträgen der Merkmale der einzulernenden Muster direkt proportionalen Wert und die der Verknüpfungselemente der zweiten Spalten auf einen dem obigen Wert umgekehrt proportionalen Wert eingestellt werden und daß in der Kannphase die Abfrage mit umgekehrt verteilten Werten erfolgt und daß die Ausgangsspannung eines Verknüpfungselementes der Doppelspalte durch entsprechende Schaltung der Anordnung negativ zur Ausgangsspannung des anderen Verknüpfungselementes der Doppelspalte wird.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 3 oder 4 zur Ermittlung der einer Bedeutung zugeordneten Gruppe von analogen Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Bedeutung entsprechende Zeile mit einer Gleichspannungsquelle verbunden wird und daß die ersten Spalten der Doppelspalten je mit einem Strommesser verbunden werden, an denen Ströme ablesbar sind, die den in dieser Zeile gespeicherten Merkmalen proportional sind.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Rückstellanordnung vorgesehen ist, über die sämtliche Verknüpfungselemente auf den gleichen Betrag eingestellt werden können, so daß vor Beginn des Lernvorganges für alle Verknüpfungselemente die gleichen Bedingungen einstellbar sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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