JPH0245815A - 光ニユーロコンピユータ - Google Patents
光ニユーロコンピユータInfo
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- JPH0245815A JPH0245815A JP19754788A JP19754788A JPH0245815A JP H0245815 A JPH0245815 A JP H0245815A JP 19754788 A JP19754788 A JP 19754788A JP 19754788 A JP19754788 A JP 19754788A JP H0245815 A JPH0245815 A JP H0245815A
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- tij
- signal
- light emitting
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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。
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〕
この発明は、生物の神経回路網を模倣し、連想機能、パ
ターン認識機能などを有するコンピュータにューロコン
ピュータ）を光波術ヲ用イテ達成スる光ニューロコンピ
ュータに関するものである。
ターン認識機能などを有するコンピュータにューロコン
ピュータ）を光波術ヲ用イテ達成スる光ニューロコンピ
ュータに関するものである。
第３図は例えば刊行物（電子情報通信学会光・量子エレ
クトロニクス研究会資料０ＱＥ８７−１７４（１９８８
））に示された従来の光連想ニューロコンピュータの構
成図である。図において、 （１ａ）。
クトロニクス研究会資料０ＱＥ８７−１７４（１９８８
））に示された従来の光連想ニューロコンピュータの構
成図である。図において、 （１ａ）。
（１ｂ）Ｆｉ発光ダイオードアレイ、 （２ａ）、
（２ｂ）は光学マスク、（５ａ） 、 （５ｂ）は受
光素子プレイ、（４）は差動増幅器、（５）は比較器、
（６）は不完全情報入力。
（２ｂ）は光学マスク、（５ａ） 、 （５ｂ）は受
光素子プレイ、（４）は差動増幅器、（５）は比較器、
（６）は不完全情報入力。
＋７１は完全情報出力である。
次に動作について説明する。第３図は光連想ニューロコ
ンピュータの基本構成を示したものである。発光ダイオ
ードプレイ（１ａ）、（ｌｂ） から扇状の光を光学
マスク（２ａ）、（２ｂ）へ照射する。発光ダイオード
プレイ（１ａ）、 （１ｂ）はそれぞれの要素が点燈
するか清澄するかに対応して、１か０の状態を表わす一
種のベクトルＶ＝（Ｖｌ、 Ｖ２．・・・ｖｉ。
ンピュータの基本構成を示したものである。発光ダイオ
ードプレイ（１ａ）、（ｌｂ） から扇状の光を光学
マスク（２ａ）、（２ｂ）へ照射する。発光ダイオード
プレイ（１ａ）、 （１ｂ）はそれぞれの要素が点燈
するか清澄するかに対応して、１か０の状態を表わす一
種のベクトルＶ＝（Ｖｌ、 Ｖ２．・・・ｖｉ。
ｖｎ）を表わしている。光学マスク（２ａ）、 （２
ｂ）はｎｘｒｌの要素に分けられておシ、その各要素の
光透過率が異なっている一種のマ） ＩＪクスＴ＝（Ｔ
ｉｊ）を表わし、受光素子アレイ（３ｂ）、 （ｓｂ
）は一種ノヘクト／ｌ／Ｕ：＝（Ｕｌ、 Ｕ２． ””
Ｕｌ−・・・Ｕｎ）を表わしている。１番目の発光ダイ
オードで光学マスクのｊ行目を照射し、光学マスクのｉ
列目の光をｉ番目を受光素子で受けると。
ｂ）はｎｘｒｌの要素に分けられておシ、その各要素の
光透過率が異なっている一種のマ） ＩＪクスＴ＝（Ｔ
ｉｊ）を表わし、受光素子アレイ（３ｂ）、 （ｓｂ
）は一種ノヘクト／ｌ／Ｕ：＝（Ｕｌ、 Ｕ２． ””
Ｕｌ−・・・Ｕｎ）を表わしている。１番目の発光ダイ
オードで光学マスクのｊ行目を照射し、光学マスクのｉ
列目の光をｉ番目を受光素子で受けると。
Ｕｉ ＝ ΣＴｉｊＶｊ
なるベクトル、マトリクス演算が行なえる。
ニューロコンピュータでハ各ニューロン間ノ結合強度に
情報を蓄積している。この光連想ニューロコンピュータ
では光学マスクの透過藁Ｔに情報を蓄積している。その
情報蓄積規則はＨｏｐ ｆｉｅｌｄモデルに基いたもの
であり。
情報を蓄積している。この光連想ニューロコンピュータ
では光学マスクの透過藁Ｔに情報を蓄積している。その
情報蓄積規則はＨｏｐ ｆｉｅｌｄモデルに基いたもの
であり。
Ｔｉｊ ： Σ（２ｙＩｓｌ −ｔ ） （２ｙｊ（
ｓ）１ ）で与えられる。Ｔｉｊは正の値も負の値もと
シ得るが、光学的に負の値は扱えないため、第３図に示
すようにＴｉｊの成分の正値ＴｉＪ （＋１と負値Ｔｉ
ｊ（−１に対応して光学系を２系統（Ｕｉ（＋ｌ Ｕ
Ｉｆ−） ）作製し、その差 Ｕｉ ： ＩＪｉ（＋１−Ｕｉ（−１ を差動増幅器（４）で得ている。この出力信号を比較器
（５）でしきい値処理 ｖｉ＝θ（Ｕｉ） 但し。
ｓ）１ ）で与えられる。Ｔｉｊは正の値も負の値もと
シ得るが、光学的に負の値は扱えないため、第３図に示
すようにＴｉｊの成分の正値ＴｉＪ （＋１と負値Ｔｉ
ｊ（−１に対応して光学系を２系統（Ｕｉ（＋ｌ Ｕ
Ｉｆ−） ）作製し、その差 Ｕｉ ： ＩＪｉ（＋１−Ｕｉ（−１ を差動増幅器（４）で得ている。この出力信号を比較器
（５）でしきい値処理 ｖｉ＝θ（Ｕｉ） 但し。
した後１発光ダイオードアレイ（１ａ）、 （１ｂ）
にフィードバックしている。
にフィードバックしている。
このようにすると０例えば光学マスク（２ａ） 。
（２ｂ）にアルファベットＡ、Ｊ、Ｈに相当する３種類
の情報を蓄積しておけば、最初に発光ダイオード（１ａ
）、 （＋ｂ）に不完全な情報０例えばＡ′ を入力
しても、フィードバックを繰り返すうちＫ。
の情報を蓄積しておけば、最初に発光ダイオード（１ａ
）、 （＋ｂ）に不完全な情報０例えばＡ′ を入力
しても、フィードバックを繰り返すうちＫ。
その出力は入力情報Ａ′に最も近い情報Ａを完全出力と
して表示する。
して表示する。
このことを別の言葉で言えば、系のエネルギが蓄積情報
Ａ、 Ｊ、 Ｅで極小値を取り、不完全情報が与え
られると、その近くのエネルギ極小値を取るように系全
体が変化して行く（発光ダイオードプレイの点滅状態を
変化させることによる）という事である。
Ａ、 Ｊ、 Ｅで極小値を取り、不完全情報が与え
られると、その近くのエネルギ極小値を取るように系全
体が変化して行く（発光ダイオードプレイの点滅状態を
変化させることによる）という事である。
〔発明が解決しようとするｉＩｌ！題〕従来の光ニュー
ロコンピュータは以上のように構成されているので、
Ｔｉｊマトリクスの正値、負値に対応して光学系を２系
統必要とし、系が複雑であるという問題があった。
ロコンピュータは以上のように構成されているので、
Ｔｉｊマトリクスの正値、負値に対応して光学系を２系
統必要とし、系が複雑であるという問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、光学系を１系統で構成できる光ニューロコン
ピュータを得ることを目的とする。
たもので、光学系を１系統で構成できる光ニューロコン
ピュータを得ることを目的とする。
この発明に係る光ニューロコンピュータは、ニューロン
の状態ベクトルに応じて点滅する発光素子アレイ、記憶
情報の正値、負値に対してそれぞれ異なった周波数もし
くは位相、または上記正値。
の状態ベクトルに応じて点滅する発光素子アレイ、記憶
情報の正値、負値に対してそれぞれ異なった周波数もし
くは位相、または上記正値。
負値に対して交互の時分割により多重化して駆動するこ
とにより相関行列を実現し、上記発光素子アレイからの
光を変調させて上記ニューロンの状態ベクトルと相関行
列との積信号光を透過する空間光変調器、この空間光変
調器からの透過光を受信し上記積信号の和を得る受光素
子プレイ、この受光素子アレイの出力信号を弁別して上
記正値。
とにより相関行列を実現し、上記発光素子アレイからの
光を変調させて上記ニューロンの状態ベクトルと相関行
列との積信号光を透過する空間光変調器、この空間光変
調器からの透過光を受信し上記積信号の和を得る受光素
子プレイ、この受光素子アレイの出力信号を弁別して上
記正値。
負値に相当する信号を得る信号処理器、この信号処理器
で得られた正値、負値に相当する信号の差を得る差動増
幅器、およびこの差動増幅器で得られた差の値をしきい
値処理して上記発光素子アレイにフィードバックする比
較器を備えたものである。
で得られた正値、負値に相当する信号の差を得る差動増
幅器、およびこの差動増幅器で得られた差の値をしきい
値処理して上記発光素子アレイにフィードバックする比
較器を備えたものである。
この発明における空間光変調器は、 Ｔｉｊマトリクス
の正値、負値が多重化されて表現されているので、空間
光変調器の透過光を電気信号に変換した後０分離するこ
とＫより、光学系は一系統でよい。
の正値、負値が多重化されて表現されているので、空間
光変調器の透過光を電気信号に変換した後０分離するこ
とＫより、光学系は一系統でよい。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）は発光素子アレイすなわち発光ダイ
オードアレイ、（３）は受光素子アレイ。
図において、（１）は発光素子アレイすなわち発光ダイ
オードアレイ、（３）は受光素子アレイ。
（４）は差動増幅器、（５）は比較器、α０は空間光変
調器。
調器。
ａｌｌは信号処理器すなわちバンドパスフィルタ、α２
は整流器、α３は空間光変調器のドライバである。
は整流器、α３は空間光変調器のドライバである。
次に動作について説明する。基本原理は従来例と同じで
ある。本実施例では光学マスクの代わりに、外部信号に
て変調可能な空間光変調器ａ１を用いている。いま、空
間光変調器αｅをＴ１１マトリクスの正値Ｔｉ」（＋）
と負値Ｔｉ ｊ （−１に対して、それぞれ角周波数ω
１．ω２で同時に変調する。すなわち。
ある。本実施例では光学マスクの代わりに、外部信号に
て変調可能な空間光変調器ａ１を用いている。いま、空
間光変調器αｅをＴ１１マトリクスの正値Ｔｉ」（＋）
と負値Ｔｉ ｊ （−１に対して、それぞれ角周波数ω
１．ω２で同時に変調する。すなわち。
と表わす。ｊ番目の発光ダイオード（１）で空間光変調
器αＧのｊ行目を照射し、空間光変調器ａ〔のｉ列目の
光をｉ番目の受光素子（３）で受けるとＩＪｉ ＝ ！
’ Ｔｉ ｊ Ｖｊ 」 なる信号が得られる。この信号をバンドパスフィルタｆ
ｉ９を通して、角周波数ω１とω２の成分を分離した後
、整流器α２で整流する。
器αＧのｊ行目を照射し、空間光変調器ａ〔のｉ列目の
光をｉ番目の受光素子（３）で受けるとＩＪｉ ＝ ！
’ Ｔｉ ｊ Ｖｊ 」 なる信号が得られる。この信号をバンドパスフィルタｆ
ｉ９を通して、角周波数ω１とω２の成分を分離した後
、整流器α２で整流する。
すなわち。
Ｕ、（＋ｌ ＝＝ 、 Ｔｉｊ（＋ｌ ｖＪなる信号が
得られる。これらの信号を差動増幅器（４１で引算して 、 （４”ｌ 、 （−１ Ｕｉ＝Ｕｔ Ｕｌ なる信号を得、これを比較器（５）でしきい値処理し。
得られる。これらの信号を差動増幅器（４１で引算して 、 （４”ｌ 、 （−１ Ｕｉ＝Ｕｔ Ｕｌ なる信号を得、これを比較器（５）でしきい値処理し。
発光ダイオードアレイ（１）へフィードバックする。
なお、上記実施例では、空間光変調器（Ｉ［Ｉを周波数
多重化信号で駆動するものを示したが、同一周波数で位
相の異なる信号で０例えばＴｉｊの正値は、 、 ｆ＋
１ Ｔ１３ ＣＱＳωｔ、負値はＴｉｊ’−’ｓｉｎωｔ
のように駆動しても良い。このとき、 ’ｌ”ｉｊの
正値、負値は位相によって弁別できる（位相変調法）。
多重化信号で駆動するものを示したが、同一周波数で位
相の異なる信号で０例えばＴｉｊの正値は、 、 ｆ＋
１ Ｔ１３ ＣＱＳωｔ、負値はＴｉｊ’−’ｓｉｎωｔ
のように駆動しても良い。このとき、 ’ｌ”ｉｊの
正値、負値は位相によって弁別できる（位相変調法）。
また９時分開学重化してもよい。その例を第２図に示す
。
。
図において０口）は発光ダイオードプレイ、（３）は受
光素子アレイ、（４）は差動増幅器、（５）は比較器。
光素子アレイ、（４）は差動増幅器、（５）は比較器。
ｎｏは空間光変調器、（１４ａ）（１４ｂ）は空間光変
調器ドライバ、 （１ｓａ） （１５ｂ）はパルス発
生器、（１６ａ）（１６ｂ）Ｈサンプルホールドアンプ
である。
調器ドライバ、 （１ｓａ） （１５ｂ）はパルス発
生器、（１６ａ）（１６ｂ）Ｈサンプルホールドアンプ
である。
空間光変調器ａｉ＃：ｔそのドライバ（１４ａ） （１
４ｂ）を通じて、パルサ（１５ａ） （１５ｂ）によっ
てＴｉｊ（＋）とＴｉ】（−）信号で交互にパルス駆動
される。このとき受光素子＋３１出力を空間光変調器ａ
１Ｂ駆動信号パルスに同期させてサンプルホールドする
ことＫよシ。
４ｂ）を通じて、パルサ（１５ａ） （１５ｂ）によっ
てＴｉｊ（＋）とＴｉ】（−）信号で交互にパルス駆動
される。このとき受光素子＋３１出力を空間光変調器ａ
１Ｂ駆動信号パルスに同期させてサンプルホールドする
ことＫよシ。
７ｉｊマトリクスの正値Ｔｉｊ（＋１．負値Ｔｉｊ（−
１を分離できる。後の動作は第１図の実施例と同じであ
る。
１を分離できる。後の動作は第１図の実施例と同じであ
る。
以上のように、この発明によれば、ニューロンの状態ベ
クトルに応じて点滅する発光素子アレイ。
クトルに応じて点滅する発光素子アレイ。
記憶情報の正値、負値に対してそれぞれ異なった周波数
もしくは位相、または上記正値、負値に対して薬互の時
分割により多重化して駆動することにより相関行列を実
現し、上記発光素子プレイからの光を変調させて上記ニ
ューロンの状態ベクトルと相関行列との積信号光を透過
する空間光変調器、この空間光変調器からの透過光を受
信し上記積信号の和を得る受光素子アレイ、この受光素
子アレイの出力信号を弁別して上記正値、負値に相当す
る信号を得る信号処理器、この信号処理器で得られた正
値、負値に相当する信号の差を得る差動増幅器、および
この差動増幅器で得られた差の値をしきい値処理して上
記発光素子アレイにフィードバックする比較器を備えた
ので、光学系が一系統でよく、装置が簡単となり、大規
模化が容易となる効果がある、
もしくは位相、または上記正値、負値に対して薬互の時
分割により多重化して駆動することにより相関行列を実
現し、上記発光素子プレイからの光を変調させて上記ニ
ューロンの状態ベクトルと相関行列との積信号光を透過
する空間光変調器、この空間光変調器からの透過光を受
信し上記積信号の和を得る受光素子アレイ、この受光素
子アレイの出力信号を弁別して上記正値、負値に相当す
る信号を得る信号処理器、この信号処理器で得られた正
値、負値に相当する信号の差を得る差動増幅器、および
この差動増幅器で得られた差の値をしきい値処理して上
記発光素子アレイにフィードバックする比較器を備えた
ので、光学系が一系統でよく、装置が簡単となり、大規
模化が容易となる効果がある、
第１図はこの発明の一実施例による光ニューロコンピュ
ータを示す構成図、第２図はこの発明の他の実施例によ
る光ニューロコンピユータラ示ス構成図、第３図は従来
の光ニューロコンピュータを示す構成図である、 図において、 ｉｌｌ、 （１ａ） 、（１ｂ）は発
光ダイオードアレイ、 （２ａ）、 （２ｂ）は光
学−ｑＸり、 ｔａｇ、 （５ａ）。 （５ｂ）は受光素子アレイ、（４）は差動増幅器、（５
）は比較器、（６１は不完全情報入力、（７）は完全情
報出力。 ａＧは空間光変調器、ａｌｌはバンドパスフィルタ、ａ
りは整流器、 ＋１３． （１４ａ）、 （１４ｂ
）はドライバ＠ （１５ａ）。 （１５ｂ）Ｆｉパルス発生器、 （１６ａ）、 （１
６ｂ）はサンプルホールドアンプである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
ータを示す構成図、第２図はこの発明の他の実施例によ
る光ニューロコンピユータラ示ス構成図、第３図は従来
の光ニューロコンピュータを示す構成図である、 図において、 ｉｌｌ、 （１ａ） 、（１ｂ）は発
光ダイオードアレイ、 （２ａ）、 （２ｂ）は光
学−ｑＸり、 ｔａｇ、 （５ａ）。 （５ｂ）は受光素子アレイ、（４）は差動増幅器、（５
）は比較器、（６１は不完全情報入力、（７）は完全情
報出力。 ａＧは空間光変調器、ａｌｌはバンドパスフィルタ、ａ
りは整流器、 ＋１３． （１４ａ）、 （１４ｂ
）はドライバ＠ （１５ａ）。 （１５ｂ）Ｆｉパルス発生器、 （１６ａ）、 （１
６ｂ）はサンプルホールドアンプである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ニューロンの状態ベクトルと相関行列との積和演算を行
う光ニューロコンピュータにおいて、上記ニューロンの
状態ベクトルに応じて点滅する発光素子アレイ、 記憶情報の正値、負値に対してそれぞれ異なつた周波数
もしくは位相、または上記正値、負値に対して交互の時
分割により多重化して駆動することにより上記相関行列
を実現し、上記発光素子アレイからの光を変調させて上
記ニューロンの状態ベクトルと相関行列との積信号光を
透過する空間光変調器、 この空間光変調器からの透過光を受信し上記積信号の和
を得る受光素子アレイ、 この受光素子アレイの出力信号を弁別して上記正値、負
値に相当する信号を得る信号処理器、この信号処理器で
得られた正値、負値に相当する信号の差を得る差動増幅
器、 およびこの差動増幅器で得られた差の値をしきい値処理
して上記発光素子アレイにフィードバックする比較器を
備えたことを特徴とする光ニューロコンピュータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19754788A JPH077315B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 光ニユーロコンピユータ |
| GB8915308A GB2220780B (en) | 1988-07-05 | 1989-07-04 | Neurocomputer |
| US07/375,813 US5095459A (en) | 1988-07-05 | 1989-07-05 | Optical neural network |
| DE3922129A DE3922129C2 (de) | 1988-07-05 | 1989-07-05 | Neurocomputer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19754788A JPH077315B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 光ニユーロコンピユータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245815A true JPH0245815A (ja) | 1990-02-15 |
| JPH077315B2 JPH077315B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=16376298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19754788A Expired - Lifetime JPH077315B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-08-08 | 光ニユーロコンピユータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077315B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5386310A (en) * | 1991-12-06 | 1995-01-31 | Hitachi, Ltd. | Parallel optical switching apparatus |
| JP2022543366A (ja) * | 2019-07-29 | 2022-10-12 | ライトマター インコーポレイテッド | 線形フォトニックプロセッサを使用したアナログ計算のためのシステム及び方法 |
-
1988
- 1988-08-08 JP JP19754788A patent/JPH077315B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5386310A (en) * | 1991-12-06 | 1995-01-31 | Hitachi, Ltd. | Parallel optical switching apparatus |
| JP2022543366A (ja) * | 2019-07-29 | 2022-10-12 | ライトマター インコーポレイテッド | 線形フォトニックプロセッサを使用したアナログ計算のためのシステム及び方法 |
| US12244354B2 (en) | 2019-07-29 | 2025-03-04 | Lightmatter, Inc. | Systems and methods for analog computing using a linear photonic processor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH077315B2 (ja) | 1995-01-30 |
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