JPH02197969A - 波頭ベクトル相関プロセッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野］ 本発明は情報プロセッサに関し、特に所定のデータベク
トルとその他のデータベクトルを相関するための情報プ
ロセッサに関する。

［従来の技術］ 幾多の場合において、データベクトルの組の間の速い相
関を要求する問題に直面する。特にそのような問題は、
任意の大きさのベクトル空間において、所定の２次元デ
ータベクトルと任意の数の他の２次元ベクトル間の加重
された距離の迅速な評価を含む。そのような問題は、速
く大量のプロットから軌跡へのおよび／または軌跡から
軌跡への相関を必要とする追跡問題で見出だされる。フ
ァジィ相関とも呼ばれる２次元ベクトルの加重された相
関はまた、実時間人工知能およびロボット工学のような
領域で要求される。そのような問題は通常の目的コンピ
ュータのソフトウェアで解決されることは知られている
。

〔発明の解決すべき課Ｂ］ ソフトウェア法による短所は、大量の実時間相関問題を
含む応用において非常に遅いことである。

例えばソフトウェア解決法は、典型的にベクトルからベ
クトルへの（ファジィでない）１秒につき数１００個程
程度相関を処理可能であるに過ぎない。

ある応用において、これよりもさらに早くそのような相
関を行うことが好ましい。

相関問題のためのその他の可能な方法は、シスタリック
および波頭アレイアーキテクチャを含む。

しかしながら、そのような通常のコンピュータアーキテ
クチャは典型的に信号処理に向けられ、出願人が感知す
る限りでは２次元のベクトルのファジィ相関の特定の問
題に向けられたものはない。

さらに、これらの通常のアーキテクチャは計算を実行す
る比較的複雑な処理素子を使用するので、またそれらは
個々の処理素子間でデジタルデータを伝達するので、そ
れらはこれらの問題を解決できるそのようなアーキテク
チャの速度には固有の制限がある。さらにそのようなプ
ロセッサは比較的高価である。

したがって、上述の方法よりも速く、構成するのに比較
的安価であるデータベクトルの加重された相関を与える
ためのプロセッサを与えることが所望される。

［課題解決のための手段］ 本発明にしたがって、情報プロセッサは比較的簡単で安
価なハードウェアを利用して、データベクトルの加重さ
れた相関を迅速に実行することができる。プロセッサは
、簡単な処理素子のマトリックスを有する神経ネットワ
ーク型式のアーキテクチャを使用する。各処理素子は隣
接する処理素子に接続され、入力パルスに応答し、出力
パルスを生じる。また処理素子は分類を記録するメモリ
を有する。処理素子は、ベクトル空間における点を表す
配置のアレイに位置される。特有の分類を有する個々の
データ点は、アレイ内の対応する点に割り当てられる１
各処理素子はまた、割り当てられたアドレスを有し、制
御器によって個々にアドレスされ得る。

任意の個々の処理素子が単一の入力パルスを受信する時
、それは隣接する接続された処理素子に送信する単一の
出力パルスによって応答する。同期手段は、隣接する処
理素子が出力パルスを同時に送出するように、処理素子
によって出力信号の伝達のタイミングを同期にするため
のアドレスラインに接続されることができる。アドレス
ラインに接続される検出器はまた、所定の分類の処理素
子が隣接するセルからパルスを受信する時検出するため
に設けられる。

動作において、単一のパルスが第１分類に属する処理素
子に送信される時、処理素子は隣接する接続された処理
素子のそれぞれに単一パルスを同時に送信する。これら
の隣接する処理素子は単一のパルスをそれらの隣接する
処理素子に送信する。

既にパルスを受信した処理素子は、それらがそれに続い
てパルスを与えられた処理素子から戻るパルスを受信す
る時に再びパルスを送信することはない。

この方゛法において、初めのパルスの送信は、第１の処
理素子から外部に同時に波のように広がる。

第２分類を有する処理素子がパルスを受信する時、検出
器は初めの入力パルスからパルスを受信される第２分類
を有する処理素子までの時間を測定する。この時間は、
その後２個の処理素子に対応する２個のベクトルを相関
するのに使用されることができる。例えば、ある実施例
において相関は２個のベクトル間の空間距離を表す。

［実施例〕 第１図を参照にすると、２次元のベクトルからベクトル
への相関問題が示されている。第１の分類の第１のベク
トルＰは、ｘ−ｙ平面上の座標Ｐ（ｘ、ｙ）位置にプロ
ットされている。第２の分類の多数のその他のベクトル
Ｑは、ｘ−Ｙ平面上の座標Ｑ（ｘ、ｙ）位置にプロット
されている。この問題においてタスクは、出力として相
関係数Ｃ（ｘ、ｙ）を生成するためにベクトルＰ（ｘ、
ｙ）とその他のベクトルＱ（ｘ、ｙ）の全てと相関する
ことである。例えば、どのＱ（ｘ、ｙ）がＰ（ｘ、ｙ）
に一番近いかを識別するのに使用され得る空間またはそ
の他の相関は、相関係数Ｃ（ｘ、ｙ）から決定されるこ
とができる。空中防御地上装置（ＡＤＧＥ）システムの
ような相関のこの型の応用において、Ｑ（ｘ、ｙ）は追
跡装置によって生成される軌跡を推定する時間に対応し
、Ｐ・（ｘ、ｙ）はセンサから所定の目標の検出または
プロットに対応する。この問題の必要条件は、“プロッ
トから軌跡へ”の相関を成し遂げるためにＰ（ｘ、ｙ）
に一番近いＱ（Ｘ、Ｖ）を識別することである。

この相関を成し遂げるために、本発明は第２図に示すよ
うな波頭ベクトル相関プロセッサｌＯを提供する。プロ
セッサ１０はＸ−Ｙ平面の電気的アナログであり、単一
処理素子１２は全ての座標に配置される。点Ｐ（ｘ、ｙ
）に配置されている処理素子１２が刺激される時、第２
図の円形の線１４によって示されるように、隣接する処
理素子１２の間に連鎖的に反応する方法において広がる
ように、電気的“波紋“が生じる。プロセッサｌＯによ
って達成されるベクトル相関解決法は、静止している泉
に小石を投入れるのに類似してＰ（ｘ、ｙ）を処理する
。波は衝突点Ｐ（ｘ、ｙ）から外側に波立ち、対象Ｑ（
ｘ、ｙ）に会う。−番近いＱ（ｘ、ｙ）は最初に会い、
最も遠いＱ（ｘ、ｙ）は最後に会う。

プロセッサｌＯの相互連結構造は、第３図により詳しく
示されている。Ｐ（ｘ、ｙ）に位置されている処理素子
１２は、４個の導体１６によって最も近い４個の隣接す
る素子の各々に接続される。各処理素子１２は、Ｑ（ｘ
、ｙ）の位置を表すためにメモリを有し、Ｐ（ｘ、ｙ）
とＱ（ｘ、ｙ）の信号を受信するような能力もまた有す
る。各処理素子１２は、受信された信号に応答してその
接続された隣接した素子の全てに信号を送信することが
でき、それは入力パルスを受信したときただ１度のみ送
信することができる。各処理素子が１度、すなわちただ
１度だけ送信できるために、処理素子１２は、第２のパ
ルスが所定の期間内に受信される場合に、第２のパルス
が送信されるのを防ぐタイミングまたは論理手段を具備
することができる。その代りに、各処理素子１２は、外
部の手段によってリセットされるまで１つのパルスのみ
を送信することができるように構成されることがテキる
。単一のパルスのみを要求する理由は、次の周期におい
て、隣接する処理素子１２からその処理素子１２に戻っ
てきたパルスが元の処理素子１２に第２のパルスを送信
させないようにするためである。これは第２図に示され
るように電気的“波紋”を達成するために重要である。

特に第３図は、四方向に単一のパルスを送信する第１周
期内のＰ（ｘ、ｙ）の処理素子１２を示す。′！Ｊ２周
期において、４個の隣接する処理素子１２はそれぞれ単
一のパルスを隣接する処理素子１２に送信する。第３周
期では、第２周期において付勢された４個の処理素子を
取り囲む８個の処理素子がパルスを送信する。たとえ第
２周期間でＰ（Ｘ、ｙ）の処理素子１２がパルスを受信
したとしても、単一のパルスが要求されるので第３周期
間で新しいパルスを送信することはないことは注意すべ
きである。さらに電気的波紋は、第４．第５およびそれ
に続く周期で点Ｐ（ｘ、ｙ）の処理素子１２から外側へ
伝播する。

第４図および第５図に、プロセッサ１０の基板配置をさ
らに詳細に示す。１組のアドレスライン１８は、処理素
子１２をそれぞれアドレスするのに使用され、またＸ、
Ｙ駆動／センサ２０のセットに接続される。駆動／セン
サ２０は、電気的波紋を開始するように所定のＰ（ｘ、
ｙ）を刺激する。駆動／センサ２０はまた、所定のＱ（
ｘ、ｙ）がパルスを受信された時、それを感知すること
ができる。１組のセンサ１．２．３駆動／センサ２２も
また、点（Ｐ）および軌跡（Ｑ）の位置の決定を可能と
するために、アドレスライン１８に接続される。

特に、プロットの位置座標とさらに軌跡の位置座標を表
す情報は、センサ１，２．３駆動／センサ２２によって
受信される。３個のセンサを具備する追跡装置において
、例えばこの情報は３個のセンサから発する。次にセン
サ１．２．３駆動／センサ２２は、これらの点に対応す
るプロセッサＩＯの位置にある個々の処理素子１２に信
号を送信する。これらの信号は処理素子にある状態を仮
定させ、それによってそれらが、例えば第１の（Ｐ）分
類または第２の（Ｑ）分類として（Ｘ、Ｙ駆動／センサ
２０によって）識別される。

回路制御器２４はアドレスライン１８に接続され、さら
に制御ライン２５とＸ、Ｙ駆動／センサ２０およびセン
サ１．２．３駆動／センサ２２に接続される。回路制御
器２４は、相関のような事象がアクセスされる得るよう
に、各処理素子１２の状態へ外部図を供給する。回路制
御器２４はまた、処理素子１２によるパルスの送信を同
期する機能を実行することもできる。同期することは、
第３図に示されるように各周期間で、付勢される全処理
素子１２が同時にパルスを送信するために必要とされる
。その代りに、各処理素子１２内のパルスを送信する前
に規定された時間を待つことを処理素子１２に要求する
遅延回路を設けてもよい。また、プロセッサｌＯと外部
システムとの間のインターフェイス回路２Ｂがある。

例えば、ホストプロセッサ（図示せず）はプロセッサ１
０によって与えられたデータを解釈するために使用され
ることができる。

プロセッサｌＯがＰ（ｘ、ｙ）に一番近いＱ（ｘ、ｙ）
がどれかを決定することができるが、回路制御器２４も
また各Ｑ（ｘ、ｙ）からＰ　（Ｘ　、　ｙ）の相対距離
の順位を与えるために、全てのＱ（ｘ、ｙ）のパルスの
受信の順序を決定することができることは注意すべきで
ある。さらにある場合においては、Ｘ−Ｙ平面の縁に到
達した時のようにＱ（ｘ、ｙ）に会うことなしに時間の
規定された長さが経過される時その他の事象が生じるま
で、またはその他の時間の／空間の／事象−駆動状態が
生じるまで進む電気的波紋を有することは好ましい。さ
らに上記実施例は、処理されている信号Ｐ（ｘ、ｙ）の
状態を、示しているが、プロセッサｌＯはまた同時に多
数のＰ（ｘ、ｙ）を処理するために拡張されることが可
能である。考察されるその他の実施例は、各処理素子１
２の出力がその入力の予め決定された送信関数であると
ころで、加重を与えられた（ファジィ）相関を含む。例
えば、これは電気的波紋の減衰する伝播を与えることが
できる。

そのような特徴は、２つの同時に伝播する波紋の間の干
渉を減少するために使用される。

さらに、例えば２次元６角形アレイのような別の相互連
結構造が使用可能である。ダイナミックに形を変えるこ
とができる相互連結構造もまた可能である。さらにパル
スを送信するための各処理素子１２用に交流状態である
ことは所望されることができる。例えば、入力のある結
合が所定の処理素子が送信するためにパルスを受信する
ことが必要とされることができる。多数の次元（２次元
より大きい）のファジィ相関は、並列に任意の数のプロ
セッサｌＯを配置することによって、および／または選
択されたプロセッサ１０の相互連結パターンを変えるこ
とによって、完成されることができる。例えば、プロセ
ッサｌＯの層の複数は、隣接する処理素子が３次元の立
方体を形成するように接続されることができる。本発明
はプログラム可能な論理装置のような電気的装置または
光学的および電気的装置のある結合体を使用して構成さ
れ得ることもまた認識されるであろう。

本発明は、低費用でベクトルからベクトルへの相関を高
速度に実行することができる波頭ベクトル相関プロセッ
サ１０を提供する。１．０２４　ｘｌ、０２４個の処理
素子１２の２次元空間を具備しｌＯナノセコンドの時間
周期を使用する波頭ベクトル相関プロセッサｌＯのある
実施例において、所定のベクトルＰ（Ｘ、ｙ）から空間
において均一に分割される１００．０００個の対象ベク
トルまでの加重された相関距離は、平均して約１ミリセ
コンドで計算される得ることは評価される。（周期時間
は、処理素子１２からパルスを連続的同時送信間の時間
と定義する。）１ミリセコンドの内たった１５マイクロ
セコンドのみが実際に処理するのに必要とされ、残りは
Ｉ１０依存であり対象ベクトルの数に直接的に比例する
。全体的に、これは典型的なミニ−コンビ二一夕で実行
される等価ソフトウェア解法よりも１．５００倍速いと
評価される。

明細書、特許請求の範囲および図に説明される本発明の
技術的範囲を逸脱すること無しに、その他の利点が本発
明の使用から達成できおよび変形が作成できることは、
当業者に明白である。

１０・・・波頭ベクトル相関プロセッサ、１２・・・処
理素子、１６・・・導体、１８・・・アドレスライン、
２０・・・Ｘ、Ｙ駆動／センサ、２２・・・センサ１．
２．３駆動／センサ、２４・・・回路制御器、２５・・
・制御ライン、２Ｂ・・・インターフェイス回路。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい実施例にしたがった２次元
のベクトルからベクトルへ、プロットから軌跡への相関
問題の図である。 第２図は、本発明にしたがったプロットから軌跡への問
題のために設けられた波頭ベクトル相関プロセッサの全
体構造の配置である。 第３図は、本発明にしたがった波頭ベクトル相関プロセ
ッサの相互連結構造と最初の５サイクル間のパルスの伝
播を示した図である。 第４図は、本発明にしたがった波頭ベクトル相関プロセ
ッサの基板配置図である。 第５図は、第４図に示された基板配置図の処理素子間の
相互接続を示した図である。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ隣接する処理素子に接続される同様の処
   理素子のアレイを有し、入力パルスに応答した出力パル
   スを生成するプロセッサにおいて、ベクトル空間でベク
   トルを表す配置の前記アレイ中に位置される前記処理素
   子と、 分類を記憶するための各処理素子内のメモリ手段と、 パルスを受取ったとき、前記接続された隣接する各処理
   素子に単一のパルスを送信するための各処理素子の論理
   手段と、 前記処理素子のアドレスを可能にする前記各処理素子に
   接続されたアドレス手段と、 選択された処理素子に前記選択された処理素子に分類を
   割り当てるための分類する信号を含む信号を送信するた
   めの前記アドレス手段に接続され、第１の分類を有する
   １以上の選択されたセルにパルスを送信する制御手段と
   、 第２の分類の処理素子が１以上の隣接する処理素子から
   パルスを受信する時を検出し、第１の分類を有する前記
   処理素子からのパルスの送信と第２の分類の処理素子に
   よる前記パルスの受信の間の時間が、２個の処理素子間
   のベクトルからベクトルへの相関を与える検出手段とを
   含むプロセッサ。