JPH03230285A - Excess neuron determination processing system - Google Patents
Excess neuron determination processing systemInfo
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- JPH03230285A JPH03230285A JP2026277A JP2627790A JPH03230285A JP H03230285 A JPH03230285 A JP H03230285A JP 2026277 A JP2026277 A JP 2026277A JP 2627790 A JP2627790 A JP 2627790A JP H03230285 A JPH03230285 A JP H03230285A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(概要〕
ニューロンの内部結合により構成されるネットワーク構
造に従ってデータ処理を実行するネットワーク構成デー
タ処理システムに関し、非活性な余剰ニューロンを決定
できるようにすることを目的とし、
入力若しくは出力の内部結合に割り付けられる内部状態
値のゼロ値からの距離がゼロ値に近いニューロンを余剰
ニューロンと決定する手段、あるいは、入出刃先が同じ
形態をとるニューロン群の内、入出力の内部結合に割り
付けられる内部状態値が概略同一値をとるニューロン群
の1つ以外のニューロンを余剰ニューロンと決定する手
段、あるいは、入力パターン群の提示に応答して出力す
る出力値の変化が小さいニューロンを余剰ニューロンと
して決定する手段を備えるよう構成する。[Detailed Description of the Invention] (Summary) The present invention relates to a network-structured data processing system that performs data processing according to a network structure formed by internal connections of neurons, and the present invention aims to enable determining inactive surplus neurons. Alternatively, a means of determining a neuron whose internal state value assigned to the internal connection of the output is close to zero as a surplus neuron, or an internal connection of the input and output among a group of neurons whose input and output edges have the same form. A method for determining, as surplus neurons, neurons other than one of the neuron groups whose internal state values are approximately the same, or determining neurons whose output values have small changes in response to the presentation of the input pattern group as surplus neurons. The neuron is configured to include means for determining the neuron.
〔産業上の利用分野]
本発明はニューロンの内部結合により構成されるネット
ワーク構造に従ってデータ処理を実行するネットワーク
構成データ処理装置においての、非活性な余剰ニューロ
ンを決定するための余剰ニューロン決定処理方式に関す
るものである。[Field of Industrial Application] The present invention relates to a surplus neuron determination processing method for determining inactive surplus neurons in a network configuration data processing device that executes data processing according to a network structure constructed by internal connections of neurons. It is something.
従来の逐次処理コンピュータ(ノイマン型コンビニータ
)では、使用方法や環境の変化に応じてデータ処理機能
を調節することができないので、所定の演算処理を実行
するニューロンの内部結合により構成されるネットワー
ク構造のデータ変換機能を用いる並列分散処理方式の適
応的なデータ処理装置が提案されてきている。このネッ
トワーり構成のデータ処理装置では、明示的なプログラ
ムを作成することなく、学習用に用意された入力信号(
入力パターン)の捷示に対して出力されるネットワーク
構造からの出力信号(出力パターン)が、教師信号(教
師パターン)と一致するべく所定の学習アルゴリズムに
従ってネットワーク構造の内部結合の重み値を決定して
いく。そして、この学習処理により重み値が決定される
と、想定し。Conventional sequential processing computers (Neumann type combinators) cannot adjust their data processing functions in response to changes in usage or environment. Adaptive data processing devices using a parallel distributed processing method using a data conversion function have been proposed. A data processing device with this network configuration uses input signals prepared for learning (
The weight values of the internal connections of the network structure are determined according to a predetermined learning algorithm so that the output signal (output pattern) from the network structure output in response to the presentation of the input pattern (input pattern) matches the teacher signal (teacher pattern). To go. It is assumed that the weight values are determined by this learning process.
ていなかった入力信号が入力されることになっても、こ
のネットワーク構造からそれらしい出力信号を出力する
という°“柔らかい゛データ処理機能が実現されること
になる。Even if an input signal that was not specified is input, a “soft” data processing function will be realized in which a suitable output signal will be output from this network structure.
このような構成のネットワーク構成データ処理装置にお
いて、ネットワーク構造の演算処理速度を速めたり、ネ
ットワーク構造のハードウェア量を削減していくために
も、ネットワーク構造中の活性化していない余剰的なニ
ューロンがどれなのかを特定できるための手段を用意し
ていく必要があるのである。In a network configuration data processing device with such a configuration, in order to increase the calculation processing speed of the network structure and to reduce the amount of hardware in the network structure, it is necessary to remove unactivated redundant neurons in the network structure. It is necessary to prepare a means to identify which one it is.
階層ネットワーク構成をとるネットワーク構成データ処
理装置に従って従来技術を説明する。A conventional technique will be explained according to a network configuration data processing device having a hierarchical network configuration.
階層ネットワーク構成をとるデータ処理装置では、基本
ユニットにニューロンの一態様をなす)と呼ぶ一種のノ
ードと、内部状態値に相当する重み値を持つ内部結合と
から階層ネットワークを構成している。第12図に、基
本ユニット1の基本構成を示す、この基本ユニット1は
、多大カー出力系となっており、複数の入力に対し夫々
の内部結合の重み値を乗算する乗算処理部2と、それら
の全乗算結果を加算する累算処理部3と、この累算値に
非線型の闇値処理を施して一つの最終出力を出力する闇
値処理部4とを備える。In a data processing device having a hierarchical network configuration, the hierarchical network is composed of a type of node called a basic unit (which is a type of neuron) and internal connections having weight values corresponding to internal state values. FIG. 12 shows the basic configuration of the basic unit 1. This basic unit 1 is a multi-car output system, and includes a multiplication processing section 2 that multiplies a plurality of inputs by weight values of respective internal connections; It includes an accumulation processing section 3 that adds up all the multiplication results, and a dark value processing section 4 that performs nonlinear dark value processing on this accumulated value and outputs one final output.
hlを前段層としiNを後段層とすると、この累算処理
部3では下記の(1)式の演算を実行し、閾値処理部4
では下記の(2)式の演算を実行する。Assuming that hl is the first layer and iN is the second layer, this accumulation processing section 3 executes the calculation of the following equation (1), and the threshold processing section 4
Now, execute the calculation of equation (2) below.
X□=Σyいw +、 (t)式
)’ pi ”” 1 / (1+ exp(x pt
十〇t)) (2)式但し、
h :h層のユニット番号
i 21層のユニット番号
p ;入力信号のパターン番号
θ、=i層の1番ユニットの閾値
W+h F h i層間の内部結合の重み値X pi
j h層の各ユニットからi層の1番ユニットへの入
力の積和
)’ph:P番目パターンの入力信号に対するh層の1
番ユニットからの出力
yp+:P番目パターンの入力信号に対するi層の1番
ユニットからの出力
そして、階層ネットワーク構成データ処理機能では、こ
のような構成の多数の基本ユニットlが、入力信号値を
そのまま分配して出力する入カニニット1゛を入力層と
して、第13図に示すように階層的に接続されることで
階層ネットワーク部を構成して、入力パターンを対応す
る出力パターンに変換するという並列的なデータ処理機
能を発揮することになる。X□=Σyi w +, (t) formula)' pi ”” 1 / (1+ exp(x pt
10t)) Formula (2) where, h: Unit number i of the h layer Unit number p of the 21st layer; Input signal pattern number θ, = Threshold value W+h of the 1st unit of the i layer F h Internal coupling between the i layers weight value X pi
j Sum of products of inputs from each unit of the h layer to the 1st unit of the i layer)'ph: 1 of the h layer for the input signal of the Pth pattern
Output from unit No. yp+: Output from No. 1 unit of i layer in response to input signal of P-th pattern.And in the hierarchical network configuration data processing function, a large number of basic units l with such a configuration accept input signal values as they are. The input unit 1, which is distributed and outputted, is used as an input layer and is connected hierarchically as shown in Fig. 13 to form a hierarchical network section, which converts the input pattern into the corresponding output pattern. It will demonstrate powerful data processing capabilities.
ネットワーク構成のデータ処理装置では、データ変換機
能を規定するところのネットワーク構造の重み値を学習
処理により求めていく必要がある。In a data processing device having a network configuration, it is necessary to obtain weight values of the network structure that define the data conversion function through a learning process.
Plt層ネットワーク構成データ処理装置の重み値の学
習処理方式として、特に、バック・プロパゲーション法
と呼ばれる学習処理方式がその実用性の高さから注目さ
れている。As a learning processing method for weight values of a Plt layer network configuration data processing device, a learning processing method called a back propagation method is particularly attracting attention because of its high practicality.
バック・プロパゲーション法では、階層ネットワークの
重み値Wi+、と閾値θ8とを誤差のフィードバックに
より適応的に自動調節して学習することになる。 (1
)(2)式から明らかなように、重み値W1、と閾値θ
、との調節は同時に実行される必要があるが、この作業
は、相互に干渉する難しい作業となる。そこで、本出願
人は、先に出願の「特願昭62−333484号(昭和
62年12月28日出願、“ネットワーク構成データ処
理袋N“)」で開示したように、入力側のh層に常に“
ビを出力するとともにその出力に対して閾値θ1を重み
値として割り付けるユニットを設けることで、閾値θi
を重み値W8、の中に組み込んで閾値むを重み値として
扱うようにすることを提案した。このようにすることで
、上述の(1) (2)式は、
Xe1−ΣyいWih (3)弐y
pi ” 1 / (1+exp(−X pi))
(4)弐で表されることになる。In the back propagation method, the weight value Wi+ and the threshold value θ8 of the hierarchical network are adaptively and automatically adjusted and learned using error feedback. (1
) As is clear from equation (2), the weight value W1 and the threshold value θ
, must be performed at the same time, but this is a difficult task that interferes with each other. Therefore, as previously disclosed in Japanese Patent Application No. 1983-333484 (filed December 28, 1988, "Network Configuration Data Processing Bag N"), the applicant has proposed always “
By providing a unit that outputs the threshold value θi and assigns the threshold value θ1 as a weight value to the output, the threshold value θi
It was proposed that the threshold value W8 be incorporated into the weight value W8, and the threshold value W8 be treated as the weight value. By doing this, the above equations (1) and (2) become
pi ” 1 / (1+exp(-X pi))
(4) It will be represented by 2.
次に、この(3) (4)式の記述形式のものに従って
、バック・プロパゲーション法による重み値の学習処理
方式について説明する。ここで、この説明は、階層ネッ
トワーク部が、第13図に示すh層−1層−jNという
3層構造の階層ネットワークをもつもので行う。Next, a weight value learning processing method using the back propagation method will be explained according to the description format of equations (3) and (4). Here, this explanation will be given assuming that the hierarchical network section has a three-layered hierarchical network of layer h, layer 1, and layer jN as shown in FIG.
(3)(4)弐からの類推によって次の(5) (6)
式が得られる。すなわち、
Xpj電Σy、、Wハ (5)式%式
%(6)
j :3層のユニット番号
Wji:i−j層間の内部結合の重み値x#j:tji
lの各ユニットから3層のj!ユニットへの入力の積和
y□:2番目パターンの入力信号に対する3層の3番ユ
ニットからの出力
バック・プロパゲーション法では、学習用の入力パター
ンが提示されたときに出力される出力層からの出力パタ
ーンy1と、その出力パターンy2.のとるべき信号で
ある教師パターンdpj(2番目パターンの入力信号に
対するj層j番目ユニットへの教師信号)とが定まると
、先ず最初に、出力パターンYpjと教師パターンd□
との差分値(dp=−yp=)を算出し、次に、
α1=y、、(1−)’p=)(d++=−3’p=)
を算出し、続いて、
ΔWH(t)=εΣαpj )’ pi+ζΔWJi(
t−1)但し、ε:学習定数
ζ:モーメンタム
t:学習回数
に従って、1FJ−j層間の重み値の更新量ΔW7+(
1)を算出する。ここで、[ζΔW、(t−1)Jとい
う前回の更新サイクル時に決定された重み値の更新量に
係るものを加算するのは学習の高速化を図るためである
。(3) By analogy with (4) 2, the following (5) (6)
The formula is obtained. That is,
3 layers of j from each unit of l! Sum of products y□ of inputs to the unit: Output from the third unit of the three layers for the input signal of the second pattern In the back propagation method, output pattern y1, and its output pattern y2. When the teacher pattern dpj (the teacher signal to the j-th unit of the j-layer with respect to the input signal of the second pattern) is determined, the output pattern Ypj and the teacher pattern d□ are determined.
Calculate the difference value (dp=-yp=) with
Then, ΔWH(t)=εΣαpj )' pi+ζΔWJi(
t-1) However, ε: Learning constant ζ: Momentum t: Update amount of weight values between 1FJ-j layers ΔW7+(
1) Calculate. Here, the reason for adding [ζΔW, (t-1)J, which is related to the update amount of the weight value determined in the previous update cycle, is to speed up the learning.
続いて、算出したα3.を用いて、先ず最初に、βpt
=ytt(1−yet)Σα□W、、(t−1)を算出
し、次に、
ΔWib(t) = tΣβpi V ph+ζΔW、
k(t−1)に従って、h層−jN間の重み値の更新量
ΔW、、(1)を算出する。Next, the calculated α3. First, βpt
=ytt(1-yet)Σα□W,, (t-1) is calculated, and then ΔWib(t) = tΣβpi V ph+ζΔW,
According to k(t-1), the update amount ΔW of the weight value between layer h and jN, (1) is calculated.
続いて、この算出した更新量に従って次の更新サイクル
のための重み値
Wjt(t) −WH(t−1)+ΔW j i (t
)Wib(t) =Wrh(t l)+ΔWrh(t
)を決定していく方法を繰り返していくことで、学習用
の入力パターンを提示したときに出力される出力層から
の出力パターンypjと、その出力パターンy、Jのと
るべき信号である教師パターンd3、とが一致すること
になる重み値W、、、W、、(閾値θ8.θ、も含まれ
る)を学習するよう処理する。Subsequently, the weight value Wjt(t) −WH(t−1)+ΔW j i (t
) Wib(t) = Wrh(t l)+ΔWrh(t
) by repeating the method to determine the output pattern ypj from the output layer that is output when the input pattern for learning is presented, and the teacher pattern that is the signal that the output pattern y and J should take. Processing is performed to learn the weight values W, , , W, , (including the threshold θ8.θ) with which d3, matches.
そして、階層ネットワーク部が8層−h層−i層−jl
Wという4層構造の階層ネットワークをもつときには、
先ず最初に、
γ□−Y ah(I V 、h)Σβ、、w、、(t
−1)を算出し、次に、
ΔWb、(t)=εΣT ph y119+ζΔWh、
(t−t)に従って8層−h層間の重み値の更新量ΔW
hg(t)を算出するというように、前段側の眉間の重
み値の更新量ΔWを、出力側の後段から求まる値とネッ
トワーク出力データとを使いながら決定していくことで
、すべての重み値と閾値を学習するよう処理している。Then, the hierarchical network part consists of 8 layers - h layer - i layer - jl
When you have a hierarchical network with a four-layer structure called W,
First of all, γ□−Y ah(I V , h)Σβ,,w,,(t
-1), then ΔWb, (t)=εΣT ph y119+ζΔWh,
According to (t-t), the update amount ΔW of the weight value between the 8th layer and the h layer
hg(t), by determining the update amount ΔW of the weight value between the eyebrows on the previous stage side using the value found from the latter stage on the output side and the network output data, all the weight values can be calculated. It is processed to learn the threshold value.
しかしながら、従来では、内部結合の重み値が学習され
ると、その重み値を用いてそのままデータ処理に入るよ
う処理していた。また、重み値の学習処理を大型計算機
で行ってその求められた重み値をネットワーク構造の実
ハードウェアに移植する方法をとる場合にあっては、学
習により求められた重み値をそのまま移植してデータ処
理に入るよう処理していた。However, conventionally, once the weight value of an internal connection is learned, data processing is performed using that weight value as is. In addition, when using a method of performing weight value learning processing on a large-scale computer and then porting the obtained weight values to actual hardware with a network structure, the weight values obtained by learning may be transferred as they are. It was being processed to enter data processing.
これから、従来技術では、データ処理に対して有効な働
きをしていないニューロンが存在していてもそのことを
全く考慮することなくデータ処理を実行することになる
。このような余剰なニューロンの存在は、ハードウェア
量を大きくするばかりか、演算速度の増加をもたらして
しまい何の利点ももたらさない。From now on, in the conventional technology, even if there are neurons that do not work effectively for data processing, data processing will be executed without taking this into consideration at all. The existence of such redundant neurons not only increases the amount of hardware, but also increases the calculation speed, without providing any advantage.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ネ
ットワーク構成データ処理装置のネットワーク構造中の
活性化していない余剰的なニューロンがどれなのかを特
定できる手段を提供することで、ネットワーク構成デー
タ処理装置の演算処理速度の高速化とハードウェア量の
削減を実現できる途を与えることを目的とするものであ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a means for identifying surplus neurons that are not activated in the network structure of a network structure data processing device. The objective is to provide a way to increase the processing speed of processing devices and reduce the amount of hardware.
〔課題を解決するための手段] 第1図は本発明の原理構成図である。[Means to solve the problem] FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention.
図中、10はネットワーク構成データ処理装置であって
、ネットワーク構成に従って適応的なデータ処理を実行
するもの、11はネットワーク構成データ処理装置10
の備える名ントワーク構造部であって、1つ又は複数の
入力と該入力に対して乗算されるべき内部状態値とを受
け取って積和値を得るとともに、この積和値を所定の関
数によって変換して出力値を得るニューロンの内部結合
により構成されて、入力パターンに対応する出力パター
ンを算出して出力するもの、12はネットワーク構成デ
ータ処理装置10の備える内部状態値格納手段であって
、ネットワーク構造部11がデータ変換処理の実行時に
必要とする内部状態値を管理するもの、20は内部状態
値学習装置であって、内部状態値格納手段12に格納さ
れる内部状態値を学習処理により求めるものである。In the figure, 10 is a network configuration data processing device that executes adaptive data processing according to the network configuration, and 11 is a network configuration data processing device 10.
, which receives one or more inputs and an internal state value by which the inputs are to be multiplied to obtain a sum-of-products value, and converts this sum-of-products value by a predetermined function. 12 is an internal state value storage means included in the network configuration data processing device 10, which is configured by internal connections of neurons that calculate and output an output pattern corresponding to an input pattern. The structure unit 11 manages internal state values required when executing data conversion processing, and 20 is an internal state value learning device, which calculates the internal state values stored in the internal state value storage means 12 by learning processing. It is something.
30は余剰ニューロン決定装置であって、ネットワーク
構造情報管理手段31と、内部状態II読取手段32と
、第1の余剰ニューロン特定手段33と、ニューロン群
特定手段34と、同一機能ニューロン特定手段35と、
第2の余剰ニューロン特定手段36と、出力範囲特定手
段37と、第3の余剰ニューロン特定手段38と、余剰
ニューロン出力手段39とを備えるものである。Reference numeral 30 denotes a surplus neuron determining device, which includes a network structure information management means 31, an internal state II reading means 32, a first surplus neuron specifying means 33, a neuron group specifying means 34, and an identical function neuron specifying means 35. ,
The apparatus includes a second surplus neuron specifying means 36, an output range specifying means 37, a third surplus neuron specifying means 38, and a surplus neuron output means 39.
このネットワーク構造情報管理手段31は、ネットワー
ク構造部11のネットワーク構造情報を管理し、内部状
態値読取手段32は、内部状態値格納手段12に格納さ
れる内部状態値を読み取るよう処理し、第1の余剰ニュ
ーロン特定手段33は、入力に割り付けられる内部状態
値の学習値のゼロ値からの距離と、出力に割り付けられ
る内部状態値の学習値のゼロ値からの距離のいずれか一
方の距離がゼロ値に近い値を持つニューロンを特定する
とともに、この特定されたニューロンを余剰ニューロン
として決定するよう処理し、ニューロン群特定手段34
は、ネットワーク構造情報管理手段31を検索すること
でネットワーク構造部11のニューロンの内の入出刃先
が同じ形態をとるニューロン群を特定するよう処理し、
同一機能ニューロン特定手段35は、ニューロン群特定
手段34により特定されたニューロン群の内、入出力に
割り付けられる対応の内部状態値の学習値が概略同一値
をとるニューロン群を特定するよう処理し、第2の余剰
ニューロン特定手段36は、同一機能ニューロン特定手
段35により特定されるニューロン群の内の1つ以外の
ニューロンを余剰ニューロンとして決定するよう処理し
、出力範囲特定手段37は、学習対象の入力パターン群
の提示に対して各ニューロンが出力する出力値の最大値
と最小値とを特定するよう処理し、第3の余剰ニューロ
ン特定手段38は、出力範囲特定手段37により特定さ
れた最大値と最小値との差分値がゼロ値に近い値を持つ
ニューロンを特定するとともに、この特定されたニュー
ロンを余剰ニューロンとして決定するよう処理し、余剰
ニューロン出力手段39は、第1、第2、第3の余剰ニ
ューロン特定手段33,36.38が決定した余剰ニュ
ーロンの識別子を出力するよう処理する。The network structure information management means 31 manages the network structure information of the network structure section 11, and the internal state value reading means 32 processes to read the internal state values stored in the internal state value storage means 12. The surplus neuron identifying means 33 determines whether either the distance from the zero value of the learned value of the internal state value assigned to the input or the distance from the zero value of the learned value of the internal state value assigned to the output is zero. The neuron group specifying means 34 identifies neurons having values close to the above values and processes the identified neurons to determine them as redundant neurons.
processes the network structure information management means 31 to identify a group of neurons whose input and output edges have the same form among the neurons of the network structure section 11;
The same function neuron specifying means 35 processes to specify, among the neuron groups specified by the neuron group specifying means 34, neuron groups whose corresponding internal state values assigned to inputs and outputs have approximately the same learned value, The second surplus neuron specifying means 36 processes neurons other than one of the neuron groups specified by the same function neuron specifying means 35 to determine them as surplus neurons, and the output range specifying means 37 processes Processing is performed to specify the maximum and minimum values of the output values output by each neuron in response to the presentation of the input pattern group, and the third surplus neuron specifying means 38 determines the maximum value specified by the output range specifying means 37. The surplus neuron output means 39 identifies neurons whose difference value between The surplus neuron specifying means 33, 36, and 38 of No. 3 perform processing to output the determined surplus neuron identifier.
〔作用]
本発明では、内部状態値学習装置20が学習対象の入力
パターン群をネットワーク構造部11に提示するととも
に、この提示に従って出力されるネットワーク構造部1
1からの出力パターン群と、この出力パターン群のとる
べきパターンを示す教師パターン群との間の誤差値を算
出し、この誤差値に基づいて内部状態値格納手段12の
内部状態値を順次更新していくことで、所望のデータ変
換処理を実現するネットワーク構造部11の内部状態値
を学習して内部状態値格納手段12に格納するよう処理
する。[Operation] In the present invention, the internal state value learning device 20 presents a group of input patterns to be learned to the network structure section 11, and the network structure section 1 output according to this presentation.
The error value between the output pattern group from 1 and the teacher pattern group indicating the pattern that this output pattern group should take is calculated, and the internal state values of the internal state value storage means 12 are sequentially updated based on this error value. By doing so, the internal state value of the network structure unit 11 that realizes the desired data conversion process is learned and processed to be stored in the internal state value storage means 12.
このようにして、所望のデータ変換処理を実現するネッ
トワーク構造部11の内部状態値が内部状態値格納手段
12に格納されると、内部状態値読取手段32は、ネッ
トワーク構造情報管理手段31の管理情報を参照しつつ
順次1つのニューロンを選択して、その選択したニュー
ロンの入力側の内部結合に割り付けられる全内部状態値
を内部状態値格納手段12から読み出すとともに、出力
側の内部結合に割り付けられる全内部状態値を内部状態
値格納手段12から読み出すよう処理する。In this way, when the internal state value of the network structure unit 11 that realizes the desired data conversion process is stored in the internal state value storage means 12, the internal state value reading means 32 manages the network structure information management means 31. One neuron is sequentially selected while referring to the information, and all internal state values assigned to the input-side internal connections of the selected neuron are read out from the internal state value storage means 12, and are assigned to the output-side internal connections. All internal state values are read out from the internal state value storage means 12.
そして、第1の余剰ニューロン特定手段33は、この読
み出された入力側の内部結合の内部状態値のゼロ値から
の距離がゼロ値に近い値を持つときには、そのニューロ
ンは入力に応答しない非活性な余剰ニューロンであると
決定するとともに、この読み出された出力側の内部結合
の内部状態値のゼロ値からの距離がゼロ値に近い値を持
つときには、そのニューロンは出力を出さない非活性な
余剰ニューロンであると決定し、余剰ニューロン出力手
段39は、その決定された余剰ニューロンの識別子を出
力する。Then, the first surplus neuron specifying means 33 determines that when the distance from the zero value of the read internal state value of the internal connection on the input side has a value close to zero value, the neuron is a non-responsive neuron that does not respond to the input. In addition to determining that the neuron is an active surplus neuron, if the distance from the zero value of the internal state value of the internal connection on the output side that has been read out has a value close to zero, the neuron is inactive and does not output any output. The surplus neuron is determined to be a surplus neuron, and the surplus neuron output means 39 outputs the identifier of the determined surplus neuron.
また、所望のデータ変換処理を実現するネットワーク構
造部11の内部状態値が内部状態値格納手段12に格納
されると、ニューロン群特定手段34は、ネットワーク
構造情報管理手段31の管理情報を参照することでネッ
トワーク構造部11のニューロンの内の入出刃先が同じ
形態をとるニューロン群を特定する。続いて、内部状態
値読取手段32は、この特定されたニューロン群の各ニ
ューロンの入出力の内部結合に割り付けられる全内部状
態値を内部状態値格納手段12から読み出す。そして、
同一機能ニューロン特定手段35は、この読み出された
内部状態値に従い、入出刃先が同じ形態をとるニューロ
ン群の内の入出力に割り付けられる各内部状態値が概略
同一の値をとるニューロン群を特定し、第2の余剰ニュ
ーロン特定手段36は、この概略同一の値をとるニュー
ロン群は本来1つのニューロンにより代用できるもので
あって1つ以外のニューロンは非活性な余剰ニューロン
となるものであると決定し、余剰ニューロン出力手段3
9は、その決定された余剰ニューロンの識別子を出力す
る。Further, when the internal state value of the network structure unit 11 that realizes the desired data conversion process is stored in the internal state value storage means 12, the neuron group specifying means 34 refers to the management information of the network structure information management means 31. This identifies a group of neurons in the network structure 11 whose input and output edges have the same shape. Subsequently, the internal state value reading means 32 reads out from the internal state value storage means 12 all internal state values assigned to the internal connections of inputs and outputs of each neuron in the specified neuron group. and,
The identical function neuron identifying means 35 identifies a neuron group in which each internal state value assigned to the input and output has approximately the same value among the neuron groups whose input and output edges have the same shape, according to the read internal state value. However, the second surplus neuron specifying means 36 determines that this group of neurons having approximately the same value can originally be substituted by one neuron, and that neurons other than one become inactive surplus neurons. Determine and surplus neuron output means 3
9 outputs the determined surplus neuron identifier.
また、所望のデータ変換処理を実現するネットワーク構
造部11の内部状態値が内部状態値格納手段12に格納
されると、出力範囲特定手段37は、ネットワーク構造
情報管理手段31の管理情報を参照しつつ順次1つのニ
ューロンを選択し、学習対象の入力パターン群の提示に
対して出力されるネットワーク構造部11のネットワー
ク出力データを参照することで、その選択したニューロ
ンが学習対象の入力パターン群の提示に対して出力する
出力値の最大値と最小値とを特定する。そして、第3の
余剰ニューロン特定手段38は、この特定された最大値
と最小値との差分値がゼロ値に近い値を持つときには、
そのニューロンは有効な動作を行っていない非活性な余
剰ニューロンであると決定し、余剰ニューロン出力手段
39は、その決定された余剰ニューロンの識別子を出力
する。Further, when the internal state value of the network structure section 11 that realizes the desired data conversion process is stored in the internal state value storage means 12, the output range specifying means 37 refers to the management information of the network structure information management means 31. By sequentially selecting one neuron and referring to the network output data of the network structure unit 11 that is output in response to the presentation of the input pattern group to be learned, the selected neuron can display the input pattern group to be learned. Specify the maximum and minimum values of the output value to be output for. Then, when the difference value between the specified maximum value and minimum value has a value close to zero, the third surplus neuron specifying means 38
The neuron is determined to be an inactive surplus neuron that is not performing any effective operation, and the surplus neuron output means 39 outputs the identifier of the determined surplus neuron.
このように、本発明によれば、ネットワーク構成データ
処理装置10のネットワーク構造部ll中の活性化して
いない余剰的なニューロンがとれなのかを特定できるよ
うになるのである。In this way, according to the present invention, it becomes possible to specify whether there are redundant neurons that are not activated in the network structure section 11 of the network configuration data processing device 10.
以下、階層ネットワーク構成データ処理装置に適用した
実施例に従って本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail according to an embodiment applied to a hierarchical network configuration data processing device.
第2図に、本発明の一実施例を図示する。図中、第1図
、第12図及び第13図で説明したちのき同じものにつ
いては同一の記号で示しである。10aは階層ネットワ
ーク構成に従って適応的なデータ処理を実行する階層ネ
ットワーク構成データ処理装置、llaは第13図で説
明したような構造をもつ階層ネットワーク構造部、12
aは第1図の内部状態値格納手段12に相当する重み値
格納手段、20.aはバック・プロパゲーション法に従
って階層ネットワーク構造部11aの重み値の学習を実
行する重み値学習装置、30aは第1図の余剰ニューロ
ン決定装置30に相当する余剰ユニット決定装置である
。FIG. 2 illustrates an embodiment of the present invention. In the figures, the same parts as explained in FIGS. 1, 12, and 13 are indicated by the same symbols. 10a is a hierarchical network configuration data processing device that performs adaptive data processing according to the hierarchical network configuration; lla is a hierarchical network structure unit having the structure as explained in FIG. 13;
20.a is a weight value storage means corresponding to the internal state value storage means 12 in FIG. Reference character a is a weight value learning device that executes learning of weight values of the hierarchical network structure section 11a according to the back propagation method, and 30a is a surplus unit determining device corresponding to the surplus neuron determining device 30 in FIG.
重み値学習装置20aは、学習信号格納手段21と学習
信号提示手段22と学習収束判定手段23と重み値学習
手段24とを備える。この学習信号格納手段21は、重
み値の学習のために用いられる学習信号を格納し、学習
信号提示手段22は、学習信号格納手段21から学習信
号を読み出して、その内の学習提示信号を階層ネットワ
ーク構造部11aに提示するとともに、対をなすもう一
方の学習教師信号を学習収束判定手段23及び重み値学
習手段24に提示するよう処理し、学習収束判定手段2
3は、階層ネットワーク構造部11aから出力される出
力信号と学習信号提示手段22からの学習教師信号とを
受けて、階層ネットワーク構造部11aのデータ処理機
能の誤差が許容範囲に入ったか否かを判定してその判定
結果を学習信号提示手段22に通知するよう処理し、重
み値学習手段24は、学習信号提示手段22からの学習
教師信号と階層ネットワーク構造部11aのネットワー
ク出力データとを受けて、バック・プロパゲーション法
に従って重み値の更新量を算出し、該更新量に従って重
み値を更新していくことで重み値を収束させるべく学習
するよう処理する。The weight value learning device 20a includes a learning signal storage means 21, a learning signal presentation means 22, a learning convergence determination means 23, and a weight value learning means 24. The learning signal storage means 21 stores learning signals used for learning the weight values, and the learning signal presentation means 22 reads out the learning signals from the learning signal storage means 21 and arranges the learning presentation signals in the hierarchy. The learning teacher signal is presented to the network structure unit 11a, and the other learning teacher signal forming the pair is processed to be presented to the learning convergence determining means 23 and the weight value learning means 24, and the learning convergence determining means 2
3 receives the output signal output from the hierarchical network structure section 11a and the learning teacher signal from the learning signal presentation means 22, and determines whether the error of the data processing function of the hierarchical network structure section 11a is within an allowable range. The weight value learning means 24 receives the learning teacher signal from the learning signal presenting means 22 and the network output data of the hierarchical network structure section 11a. , the update amount of the weight value is calculated according to the back propagation method, and the weight value is updated according to the update amount, thereby performing learning so that the weight value converges.
そして、本発明に特徴的な余剰ユニット決定袋M 30
aは、重み値学習装置20aにより重み値の学習が完
了すると、プログラム手段で構成されて、階層ネットワ
ーク構造部11a中の非活性な基本ユニット1を特定す
べく処理する第1の余剰ユニット特定手段301、第2
の余剰ユニット特定手段302、第3の余剰ユニット特
定手段303及び第4の余剰ユニット特定手段304を
備えるとともに、これらの余剰ユニット特定手段301
.302,303.304が必要とする判断値T及び距
離関数f(α、)を管理する判断データ格納手段305
と、これらの余剰ユニット特定手段301.302,3
03,304の処理結果を外部機器に出力する結果出力
手段306とを備えるよう構成される。第3図に、第1
の余剰ユニット特定手段301が実行するフローチャー
ト、第4図に、第2の余剰ユニット特定手段302が実
行するフローチャート、第5図に、第3の余剰ユニ7ト
特定手段303が実行するフローチャート、第6図に、
第4の余剰ユニット特定手段304が実行するフローチ
ャートを図示する。And surplus unit determination bag M 30 characteristic of the present invention
When learning of weight values is completed by the weight value learning device 20a, a is a first surplus unit specifying means which is constituted by a program means and processes to specify inactive basic units 1 in the hierarchical network structure section 11a. 301, 2nd
The surplus unit identifying means 302, the third surplus unit identifying means 303, and the fourth surplus unit identifying means 304 are provided, and these surplus unit identifying means 301
.. Judgment data storage means 305 that manages the judgment value T and distance function f(α,) required by 302, 303, and 304
and these surplus unit identification means 301, 302, 3
03 and 304 to an external device. In Figure 3, the first
4 is a flowchart executed by the second surplus unit identification means 302, FIG. 5 is a flowchart executed by the third surplus unit identification means 303, and FIG. In Figure 6,
A flowchart executed by the fourth surplus unit identifying means 304 is illustrated.
次に、この第3図ないし第6図に示すフローチャートに
従って、重み値学習装置20aにより重み値の学習が完
了することを条件にし°て実行されることになる余剰な
基本ユニット1の特定処理について詳細に説明する。Next, in accordance with the flowcharts shown in FIGS. 3 to 6, the process of identifying surplus basic units 1 will be executed on the condition that learning of weight values is completed by the weight value learning device 20a. Explain in detail.
第1の余剰ユニット特定手段301は、第3図のフロー
チャートに示すように、ステップ30で活性か非活性か
の決定をしていない基本ユニット1を1つ選択し、次に
、ステップ31で、その基本ユニットlから出力される
すべての内部結合に割り付けられる重み値の学習値α+
(1≦i≦n)を重み値格納手段12aから読み取る。As shown in the flowchart of FIG. 3, the first surplus unit specifying means 301 selects one basic unit 1 whose activation or inactivity has not been determined in step 30, and then, in step 31, Learning value α+ of weight values assigned to all internal connections output from the basic unit l
(1≦i≦n) is read from the weight value storage means 12a.
続いて、ステップ32で、その基本ユニント1に割り付
けられている判断値γと距離関数r(α、)(基本ユニ
ッ)1毎や階層構造の段数を単位にして設定することが
可能である)とを判断データ格納手段305から読み出
す、続いて、ステップ33で、ステップ31で読み取っ
た重み値(n次元空間をなす)をこの読み出した距離関
数f(α、)に代入することで、読み取った重み値の原
点からの距離Kを算出する。ここで、距離関数r(α、
)は様々に定義することが可能であって、例えば、f(
αI)=(Σα、J l/!
や
f (α+)=MAX l a、 l 但し、l≦i
≦nや
r(α、)=Σ α、
の関数式に従って算出されることになる。Next, in step 32, the judgment value γ assigned to the basic unit 1 and the distance function r(α,) (which can be set for each basic unit or the number of stages in the hierarchical structure) Then, in step 33, the weight value read in step 31 (forming an n-dimensional space) is substituted into the read distance function f(α,). Calculate the distance K of the weight value from the origin. Here, the distance function r(α,
) can be defined in various ways, for example, f(
αI) = (Σα, J l/! and f (α+) = MAX l a, l However, l≦i
It is calculated according to the following functional expressions: ≦n and r(α,)=Σ α.
このようにして、選択された基本ユニット1の出力側の
内部結合に割り付けられる重み値のn次元重み空間にお
ける原点からの距MKが求まると、続くステップ34で
、この距離Kがステップ32で読み出した判断値γより
も小さいか否かを判断する。そして、判断値Tよりも小
さいと判断するときには、ステップ35に進んで選択し
た基本ユニット1が余剰ユニットであると決定するとと
もに、判断値Tよりも大きいと判断するときには、ステ
ップ36に進んで選択した基本ユニットlが余剰ユニッ
トではないと決定し、次のステップ37で、その決定結
果を結果出力手段306に通知する。そして、ステップ
38で、すべての基本ユニット1に対して活性か非活性
かの決定をしていないことを検出するときには、ステッ
プ30に戻るよう処理することで、階層ネットワーク構
造部11aのすべての基本ユニソ)lに対して活性か非
活性かの決定を実行する。In this way, when the distance MK from the origin in the n-dimensional weight space of the weight value assigned to the internal connection on the output side of the selected basic unit 1 is determined, in the following step 34, this distance K is read out in step 32. It is determined whether or not the value is smaller than the determined judgment value γ. If it is determined that the basic unit 1 is smaller than the judgment value T, the process proceeds to step 35 and the selected basic unit 1 is determined to be a surplus unit, and if it is judged that the selected basic unit 1 is larger than the judgment value T, the process proceeds to step 36 to select the It is determined that the basic unit l is not a surplus unit, and in the next step 37, the result output means 306 is notified of the determination result. Then, when it is detected in step 38 that activation or inactivation has not been determined for all the basic units 1, the process returns to step 30, whereby all the basic units of the hierarchical network structure section 11a UNISO) Executes the active/inactive determination for l.
このように、第1の余剰ユニ・ント特定手段301は、
基本ユニットlの出力側の内部結合の全内部状態値の学
習値がゼロ値に近い値を持つときには、その基本ユニッ
トlは出力を出さない非活性な余剰ユニットであると決
定していくよう処理するものである。In this way, the first surplus unit specifying means 301
When the learning value of all internal state values of the internal connections on the output side of basic unit l has a value close to zero, the basic unit l is processed to be determined to be an inactive surplus unit that does not output output. It is something to do.
これに対して、第2の余剰ユニット特定手段302は、
第4図のフローチャートを実行することで、基本ユニッ
ト1の入力端の内部結合の全内部状態値の学習値がゼロ
値に近い値を持つときには、その基本ユニットlは入力
を受け付けない非活性な余剰ユニットであると決定して
いくよう処理するものである。第4図のフローチャート
と第3図のフローチャートとの違いは、第3図のフロー
チャートのステップ31では、選択された基本ユニット
lから“出力“されるすべての内部結合に割り付けられ
る重み値の学習値α1を読み取るのに対して、第4図の
フローチャートのステップ41では、選択された基本ユ
ニット1に“入力°゛されるすべての内部結合に割り付
けられる重み値の学習値α、を読み取る点にあるだけで
ある。なお、基本ユニッ)1の閾値の学習値は、この読
み取る重み値の学習値に含めることを要しない。On the other hand, the second surplus unit specifying means 302
By executing the flowchart in Fig. 4, when the learning value of all internal state values of the internal connections at the input end of basic unit 1 has a value close to zero, that basic unit l becomes an inactive state that does not accept input. Processing is performed to determine that the unit is a surplus unit. The difference between the flowchart in FIG. 4 and the flowchart in FIG. 3 is that in step 31 of the flowchart in FIG. In contrast to reading α1, step 41 of the flowchart in FIG. Note that the learning value of the threshold value of basic unit 1 does not need to be included in the learning value of the weight value to be read.
第3の余剰ユニット特定手段303は、第5図のフロー
チャートに示すように、ステップ50で第2段目の中間
層の基本ユニット1のグループといったように、同じ重
み空間を持つ基本ユニットlのグループ(同一の基本ユ
ニット1群との間に内部結合するグループ)の中の1つ
のグループを選択する。次に、ステップ51で、そのグ
ループに割り付けられている判断値Tと距離関数f(α
、。As shown in the flowchart of FIG. 5, the third surplus unit specifying means 303 determines, in step 50, a group of basic units l having the same weight space, such as a group of basic units 1 of the second intermediate layer. Select one group from (groups that are internally connected to the same group of basic units). Next, in step 51, the judgment value T assigned to that group and the distance function f(α
,.
α°、)(グループ毎に設定することが可能である)と
を判断データ格納手段305から読み出す。続いて、ス
テップ52で、選択したグループの基本ユニット1の中
から1つの基本ユニットlを基準ユニットとして選択し
、続くステップ53で、その選択した基準ユニットを活
性化された余剰でないユニットと決定する。α°, ) (which can be set for each group) is read from the judgment data storage means 305. Next, in step 52, one basic unit l is selected as a reference unit from among the basic units 1 of the selected group, and in subsequent step 53, the selected reference unit is determined to be an activated non-redundant unit. .
次に、ステップ54で、未決定未選択の基本ユニット1
の中から基本ユニット1を1つ選択し、続くステップ5
5で、重み値格納手段12aから読み取られる基準ユニ
ットの重み値αi(n次元空間をなす)とこの選択され
た基本ユニットlの重み値α°、(n次元空間をなす)
とを読み出した距離関数f(α4.α°、)に代入する
ことで、基準ユニットとステップ54で選択された基本
ユニット1との間の距RKを算出する。ここで、閾値に
ついては重み値に含めることが好ましいが、寄与度が小
さいことから含めないようにするものであってもよい。Next, in step 54, the undetermined and unselected basic unit 1
Select one basic unit 1 from among the following, followed by step 5
5, the weight value αi (forms an n-dimensional space) of the reference unit read from the weight value storage means 12a and the weight value α°, (forms an n-dimensional space) of this selected basic unit l.
By substituting this into the read distance function f (α4.α°,), the distance RK between the reference unit and the basic unit 1 selected in step 54 is calculated. Here, although it is preferable to include the threshold value in the weight value, it may not be included since the degree of contribution is small.
また、距離関数f(α正、α“i)は様々に定義するこ
とが可能であって、例えば、f(α8.α 、)=[Σ
(α、−α 、)g] I/!や
r ((rt、lr’i) =MAX I α1−r
x’、 1但し、1≦i≦n
や
f(α3.α 、)=Σ α、−α 。Furthermore, the distance function f(αpositive, α“i) can be defined in various ways, for example, f(α8.α,)=[Σ
(α, −α,)g] I/! Yar ((rt, lr'i) = MAX I α1-r
x', 1 However, 1≦i≦n and f(α3.α,)=Σ α, −α.
の関数式に従って算出されることになる。It will be calculated according to the functional formula.
基準ユニットとステップ54で選択された基本ユニット
1との間の距離Kが求まると、続くステップ56で、こ
の距離Kがステップ51で読み出した判断値γよりも小
さいか否かを判断する。そして、判断値Tよりも小さい
と判断するときには、ステップ57に進んで、選択した
基本ユニット1が基準ユニットと同一の機能(基準ユニ
・・・トの重み値を増加すれば省略できる機能である)
を果たすものに過ぎないことから非活性化な余剰のユニ
ットであると決定し、一方、判断値Tよりも大きいと判
断するときには、何も決定せずに未決定のままにしてお
く。そして、続くステップ58で、未決定の基本ユニッ
ト1のすべてを選択したか否かを判断して、選択されて
いないものがあるときにはステップ54に戻るよう処理
する。Once the distance K between the reference unit and the basic unit 1 selected in step 54 is determined, in the subsequent step 56 it is determined whether this distance K is smaller than the judgment value γ read out in step 51. If it is determined that the value is smaller than the judgment value T, the process proceeds to step 57, and the selected basic unit 1 has the same function as the reference unit (a function that can be omitted by increasing the weight value of the reference unit). )
On the other hand, when it is determined that the unit is larger than the judgment value T, nothing is determined and the unit is left undetermined. Then, in the following step 58, it is determined whether all of the undetermined basic units 1 have been selected, and if there are any unselected basic units, the process returns to step 54.
ステップ5日の判断ですべて選択したと判断するときに
は、続くステップ59で、ステップ50で選択したグル
ープの基本ユニットlの内に未決定の基本ユニ7)1が
残されているか否かを判断して、残されているときには
、ステップ52に戻って、その残されているものの中か
ら基準ユニットを選択して、その残されているものの中
でその選iRされた基準ユニットと同一の機能を果たす
余剰の基本ユニットlがあるか否かを調べていくよう処
理する。そして、ステップ59の判断で未決定の基本ユ
ニット1が残されていないことを判断するときには、ス
テップ60に進んで 同し重み空間を持つ基本ユニット
1のグループのすベテヲ処理したのかを判断して、処理
していないことを検出するときには、ステップ50に戻
るよう処理することで、階層ネットワーク構造部11a
のすべての基本ユニットlに対して活性か非活性かの決
定を実行して、ステップ61でその決定結果を結果出力
手段306に通知する。When it is determined in step 5 that all have been selected, in the following step 59, it is determined whether or not undetermined basic units 7) 1 remain among the basic units l of the group selected in step 50. If the selected reference unit remains, the process returns to step 52 and selects a reference unit from among the remaining ones that performs the same function as the selected reference unit. Processing is performed to check whether there is a surplus basic unit l. When it is determined in step 59 that there are no undetermined basic units 1 left, the process proceeds to step 60 and it is determined whether all groups of basic units 1 having the same weight space have been processed. , when it is detected that the processing has not been carried out, the process returns to step 50, so that the hierarchical network structure unit 11a
Activation or inactivation is determined for all basic units l of , and the result output means 306 is notified of the determination result in step 61 .
このように、第3の余剰ユニット特定手段303は、階
層ネットワーク構造部11aの基本ユニット1に対して
同一の機能を果たすもの同士をグルーピングして、その
グルーピングした基本ユニットlの内の1つのみを余剰
ユニットでないものとして決定するとともに、残りの基
本ユニット1を余剰ユニットであると決定していくよう
処理するものである。この第3の余剰ユニット特定手段
303により余剰であると判断される基本ユニット1に
ついては、代表して選んだ余剰でない基本ユニン)1の
重み値をその分大きく設定することで省略することが可
能となる。In this way, the third surplus unit identifying means 303 groups the basic units 1 of the hierarchical network structure 11a that perform the same function, and selects only one of the grouped basic units l. is determined to be not a surplus unit, and the remaining basic unit 1 is determined to be a surplus unit. The basic unit 1 that is determined to be surplus by this third surplus unit specifying means 303 can be omitted by setting the weight value of the representative non-surplus basic unit 1 to be larger accordingly. becomes.
第4の余剰ユニット特定手段304は、第6図のフロー
チャートに示すように、ステップ70で活性か非活性か
の決定をしていない基本ユニット1を1つ選択し、次に
、ステップ71で、その基本ユニ7)1に割り付けられ
ている判断値T(基本ユニットl毎や階層構造の段数を
単位にして設定することが可能である)を判断データ格
納手段305から読み出す。続いて、ステップ72で、
学習信号提示手段22に対して階層ネットワーク構造部
11aへの学習提示信号の提示を指示するとともに、こ
の指示に応答して出力される選択した基本ユニット1か
らの出力値の最大値と最小値とを求めるよう処理する。As shown in the flowchart of FIG. 6, the fourth surplus unit specifying means 304 selects one basic unit 1 whose activation or inactivity has not been determined in step 70, and then, in step 71, The judgment value T assigned to the basic unit 7) 1 (which can be set for each basic unit l or the number of stages in the hierarchical structure) is read from the judgment data storage means 305. Then, in step 72,
Instructs the learning signal presentation means 22 to present a learning presentation signal to the hierarchical network structure section 11a, and also outputs the maximum and minimum values of the output values from the selected basic unit 1 in response to this instruction. Process to find.
そして、続くステップ73で、この求めた最大値と最小
値の差分値がステ、7プ71で読み取った判断値Tより
小さいか否かを判断して、判断値γより小さいと判断す
るときには、ステップ74に進んで選択した基本ユニッ
トlが余剰ユニットであると決定するとともに、判断(
!rよりも大きいと判断するときには、ステップ75に
進んで選択した基本ユニット1が余剰ユニットではない
と決定し、次のステップ76で、その決定結果を結果出
力手段306に通知する。Then, in the following step 73, it is determined whether the difference value between the maximum value and the minimum value obtained is smaller than the judgment value T read in step 7 step 71, and when it is judged that it is smaller than the judgment value γ, Proceeding to step 74, it is determined that the selected basic unit l is a surplus unit, and the judgment (
! When it is determined that it is larger than r, the process proceeds to step 75 and determines that the selected basic unit 1 is not a surplus unit, and in the next step 76, the result output means 306 is notified of the determination result.
そして、ステップ1′7で、すべての基本ユニット1に
対して活性か非活性かの決定をしていないことを検出す
るときには、ステップ70に戻るよう処理することで、
階層ネットワーク構造部11aのすべての基本ユニット
1に対して活性か非活性かの決定を実行する。Then, when it is detected in step 1'7 that activation or inactivation has not been determined for all basic units 1, the process returns to step 70.
The activation or inactivation determination is performed for all basic units 1 of the hierarchical network structure section 11a.
このように、第4の余剰ユニット特定手段304は、階
層ネットワーク構造部11aに入力される入力パターン
に対して殆ど出力値を変化させない基本ユニット1はデ
ータ処理に寄与していない非活性な余剰のユニットであ
ると決定していくよう処理するものである。In this way, the fourth surplus unit identifying means 304 identifies the basic unit 1, which hardly changes its output value with respect to the input pattern input to the hierarchical network structure section 11a, as an inactive surplus unit that does not contribute to data processing. Processing is performed to determine that it is a unit.
次に、シミュレーションに従って、余剰ユニットの特定
処理について具体的に説明する。このシミュレーション
は、階層ネットワーク構造部11aが、第7図に示すよ
うに、2ユニツトの入力層・9ユニツトの1段構成の中
間層・1ユニツトの出力層という階層ネットワーク構造
を持ち、重み値学習装置20aが、第8図に示す20個
の学習信号を使用し、学習定数εを5.0.モーメンタ
ムζを0.4に設定し、重み値と闇値を−0,5から0
.5までの乱数で初期化し、学習信号を5490回提示
(このとき、学習教師信号と出力信号との差は0.02
5以下になる)することで行った。Next, the surplus unit identification process will be specifically explained based on simulation. In this simulation, the hierarchical network structure section 11a has a hierarchical network structure consisting of an input layer of 2 units, a one-stage intermediate layer of 9 units, and an output layer of 1 unit, as shown in FIG. The device 20a uses the 20 learning signals shown in FIG. 8 and sets the learning constant ε to 5.0. Set momentum ζ to 0.4 and change weight value and darkness value from -0,5 to 0.
.. Initialize with a random number up to 5 and present the learning signal 5490 times (at this time, the difference between the learning teacher signal and the output signal is 0.02
5 or less).
第9図(a)に、このシミュレーションにより得られた
重み値の学習値、第9図(b)に、このシミュレーショ
ンにより得られた闇値の学習値を図示する。ここで、第
9図(a)中、“0.548750°。FIG. 9(a) shows the learned value of the weight value obtained by this simulation, and FIG. 9(b) shows the learned value of the dark value obtained by this simulation. Here, in FIG. 9(a), "0.548750°.
ハr i Oユニット」と「hOユニット」との間の内
部結合に割り付けられる重み値を示しており、また、第
9図(b)中、” 0 、049658 ”はriOユ
ニットJの闇値を示している。9(b), "0,049658" indicates the dark value of the riO unit J. It shows.
このような重み値が得られると、第1の余剰ユニント特
定手段301は、中間層の「i4ユニット」の出力側の
内部結合に割り付けられる重み値が“−0,01451
3°°とゼロ(直に近いことから、この基本ユニ・ント
lを余剰ユニットと特定することになる。そして、他の
中間層の基本ユニット1の出力側の内部結合に割り付け
られる重み値は比較的大きいことから、余剰でない活性
化したユニットであると特定することになる。When such a weight value is obtained, the first surplus unit specifying means 301 determines that the weight value assigned to the internal connection on the output side of the "i4 unit" of the intermediate layer is "-0,01451".
3°° and zero (close to direct), this basic unit l is identified as a surplus unit.Then, the weight value assigned to the internal connection on the output side of basic unit 1 of the other hidden layer is Since it is relatively large, it is identified as an activated unit that is not redundant.
第1O図に1、この第9図(a)の中間層の基本ユニッ
トlの入力側の内部結合に割り付けられる重み値(2次
元の重み空間をなす)をプロ・ントしたものを図示する
。FIG. 1O shows a plot of the weight values (forming a two-dimensional weight space) assigned to the internal connections on the input side of the basic unit l of the intermediate layer in FIG. 9(a).
このような重み空間が得られると、第2の余剰ユニット
特定手段302は、中間層のri4ユニット」とri8
ユニット」の入力側の内部結合に割り付けられる重み値
の原点からの距離が小さいことから、これらの基本ユニ
ット1を余剰ユニットと特定することになる。そして、
他の中間層の基本ユニット1の入力側の内部結合に割り
付けられる重み値の原点からの距離は比較的大きいこと
から、余剰でない活性化したユニットであると特定する
ことになる。When such a weight space is obtained, the second surplus unit specifying means 302 determines the intermediate layer's ri4 unit' and ri8 unit.
Since the distance from the origin of the weight value assigned to the internal connection on the input side of "Unit" is small, these basic units 1 are identified as surplus units. and,
Since the distance from the origin of the weight value assigned to the internal connection on the input side of the basic unit 1 of the other intermediate layer is relatively large, it is specified as an activated unit that is not redundant.
また、第3の余剰ユニント特定手段303は、この第1
0図からも分かるように、闇値を考慮しない場合におい
て、中間層のri2ユニット」とri6ユニソト」とが
概略同一の機能を果たし、ri4ユニット」とri3ユ
ニット」とが概略同一の機能を果たすことから、ri5
ユニット」と「18ユニツトJとを余剰ユニットと特定
することになる。Further, the third surplus unit specifying means 303
As can be seen from Figure 0, when the dark value is not considered, the intermediate layer ri2 unit and ri6 unisoto perform roughly the same function, and the ri4 unit and ri3 unit perform roughly the same function. Therefore, ri5
``Unit'' and ``18 Unit J'' are identified as surplus units.
第11図に、学習された重み値及び闇値を設定したとき
に、20個の各学習信号に対して出力する中間層の各基
本ユニノ)lの出力値を図示する。FIG. 11 illustrates the output value of each basic unit ()l of the intermediate layer that is output for each of the 20 learning signals when the learned weight values and darkness values are set.
この第11図からも分かるように、中間層の「12ユニ
ツト」と「i4ユニットJとri6ユニツト」とr7B
ユニント」とが出力値を変化させないことから、第4の
余剰ユニット特定手段304はこれらの基本ユニットl
を余剰ユニットと特定することになる。As can be seen from Fig. 11, the middle layer ``12 units'', ``i4 unit J and ri6 unit'', and r7B
Since these basic units do not change the output value, the fourth surplus unit specifying means 304
will be identified as a surplus unit.
以上図示実施例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものでない0例えば、本発明は階層ネットワー
ク構成データ処理装置に限られることなく、他のネット
ワーク構成データ処理装置に対してもそのまま適用でき
るのである。また、本発明の適用を受けるニューロンは
、実施例で説明したような閾値変換処理を行う基本ユニ
ットに限られるものではなく、他の関数変換処理を行う
ものであってもよいのである。Although the illustrated embodiment has been described above, the present invention is not limited thereto.For example, the present invention is not limited to a hierarchical network configuration data processing device, but can be applied as is to other network configuration data processing devices. It can be done. Further, the neuron to which the present invention is applied is not limited to the basic unit that performs threshold conversion processing as described in the embodiments, but may be one that performs other function conversion processing.
以上説明したように、本発明によれば、ネットワーク構
成データ処理装置において、ネットワーク構造中の活性
化していない余剰的なニューロンがどれなのかを特定で
きるようになることから、ネットワーク構造のハードウ
ェア量を不要に大きく用意しておく必要がなくなる。こ
れから、ネットワーク構成データ処理装置の演算処理速
度を速められるようになるとともに、ハードウェア量を
削減できるようになるのである。As explained above, according to the present invention, in a network configuration data processing device, it becomes possible to identify which neurons are redundant and not activated in the network structure. There is no need to prepare an unnecessarily large amount of data. From now on, it will be possible to increase the arithmetic processing speed of the network configuration data processing device and to reduce the amount of hardware.
第1図は本発明の原理構成図、
第2図は本発明の一実施例、
第3図は第1の余剰ユニット特定手段の実行するフロー
チャート、
第4図は第2の余剰ユニット特定手段の実行するフロー
チャート、
第5図は第3の余剰ユニット特定手段の実行するフロー
チャート、
第6図は第4の余剰ユニット特定手段の実行するフロー
チャート、
第7図はシミュレーションに用いた階層ネットワーク構
造部の説明図、
第8図はシミュレーションに用いた学習信号の説明図、
第9図、第10図及び第11図はシミュレーション結果
の説明図、
第12図は基本ユニットの基本構成図、第13図は階層
ネットワーク部d杢1imfilQである。
図中、1は基本ユニット、10はネットワーク構成デー
タ処理装置、loaは階層ネットワーク構成データ処理
装置、11はネットワーク構造部、11aは階層ネット
ワーク構造部、12は内部状態値格納手段、12aは重
み値格納手段、20は内部状態値学習装置、20aは重
み値学習装置、30は余剰ニューロン決定装置、30a
は余剰ユニット決定装置である。FIG. 1 is a diagram showing the principle configuration of the present invention, FIG. 2 is an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart executed by the first surplus unit specifying means, and FIG. 4 is a flow chart of the second surplus unit specifying means. FIG. 5 is a flowchart executed by the third surplus unit specifying means; FIG. 6 is a flowchart executed by the fourth surplus unit specifying means; FIG. 7 is an explanation of the hierarchical network structure used in the simulation. Figure 8 is an explanatory diagram of the learning signal used in the simulation, Figures 9, 10, and 11 are explanatory diagrams of the simulation results, Figure 12 is a basic configuration diagram of the basic unit, and Figure 13 is a hierarchical diagram. The network part is d杢1imfilQ. In the figure, 1 is a basic unit, 10 is a network configuration data processing device, loa is a hierarchical network configuration data processing device, 11 is a network structure section, 11a is a hierarchical network structure section, 12 is an internal state value storage means, and 12a is a weight value storage means; 20 is an internal state value learning device; 20a is a weight value learning device; 30 is a surplus neuron determining device; 30a
is a surplus unit determination device.
Claims (3)
べき内部状態値とを受け取って積和値を得るとともに、
該積和値を所定の関数によって変換して出力値を得るニ
ューロンの内部結合により構成されるネットワーク構造
部(11)を備え、該ネットワーク構造部(11)に従
って入力パターンに対応する出力パターンを算出して出
力するネットワーク構成データ処理装置(10)と、 学習対象の入力パターン群を上記ネットワーク構造部(
11)に提示するとともに、該提示に従って出力される
上記ネットワーク構造部(11)からの出力パターン群
と、該出力パターン群のとるべきパターンを示す教師パ
ターン群との間の誤差値を算出し、該誤差値に基づいて
内部状態値を順次更新していくことで該誤差値が許容範
囲となる内部状態値を学習する内部状態値学習装置(2
0)とを備えるネットワーク構成データ処理システムに
おいて、入力に割り付けられる内部状態値の学習値のゼ
ロ値からの距離と、出力に割り付けられる内部状態値の
学習値のゼロ値からの距離のいずれか一方の距離がゼロ
値に近い値を持つ上記ニューロンを特定するとともに、
該特定されたニューロンを余剰ニューロンとして決定す
る余剰ニューロン特定手段(33)を備えることを、 特徴とする余剰ニューロン決定処理方式。(1) Receiving one or more inputs and an internal state value by which the inputs are to be multiplied to obtain a sum of products value, and
A network structure unit (11) configured by internal connections of neurons that converts the product-sum value by a predetermined function to obtain an output value, and calculates an output pattern corresponding to the input pattern according to the network structure unit (11). a network configuration data processing device (10) that outputs a group of input patterns to be learned;
11) and calculate the error value between the output pattern group from the network structure unit (11) that is output according to the presentation and the teacher pattern group that indicates the pattern that the output pattern group should take, An internal state value learning device (2) that learns an internal state value for which the error value falls within an allowable range by sequentially updating the internal state value based on the error value.
0), either one of the distance from the zero value of the learned value of the internal state value assigned to the input, or the distance from the zero value of the learned value of the internal state value assigned to the output. Identify the neurons whose distance is close to zero, and
A surplus neuron determination processing method, comprising: surplus neuron specifying means (33) for determining the identified neuron as a surplus neuron.
べき内部状態値とを受け取って積和値を得るとともに、
該積和値を所定の関数によって変換して出力値を得るニ
ューロンの内部結合により構成されるネットワーク構造
部(11)を備え、該ネットワーク構造部(11)に従
って入力パターンに対応する出力パターンを算出して出
力するネットワーク構成データ処理装置(10)と、 学習対象の入力パターン群を上記ネットワーク構造部(
11)に提示するとともに、該提示に従って出力される
上記ネットワーク構造部(11)からの出力パターン群
と、該出力パターン群のとるべきパターンを示す教師パ
ターン群との間の誤差値を算出し、該誤差値に基づいて
内部状態値を順次更新していくことで該誤差値が許容範
囲となる内部状態値を学習する内部状態値学習装置(2
0)とを備えるネットワーク構成データ処理システムに
おいて、上記ニューロンの内の入出刃先が同じ形態をと
るニューロン群を特定するニューロン群特定手段(34
)と、 該ニューロン群特定手段(34)により特定されたニュ
ーロン群の内、入出力に割り付けられる対応の内部状態
値の学習値が概略同一値をとるニューロン群を特定する
同一機能ニューロン特定手段(35)と、 該同一機能ニューロン特定手段(35)により特定され
るニューロン群の内の1つ以外のニューロンを余剰ニュ
ーロンとして決定する余剰ニューロン特定手段(36)
とを備えることを、 特徴とする余剰ニューロン決定処理方式。(2) receiving one or more inputs and an internal state value by which the inputs are to be multiplied to obtain a product-sum value;
A network structure unit (11) configured by internal connections of neurons that converts the product-sum value by a predetermined function to obtain an output value, and calculates an output pattern corresponding to the input pattern according to the network structure unit (11). a network configuration data processing device (10) that outputs a group of input patterns to be learned;
11) and calculate the error value between the output pattern group from the network structure unit (11) that is output according to the presentation and the teacher pattern group that indicates the pattern that the output pattern group should take, An internal state value learning device (2) that learns an internal state value for which the error value falls within an allowable range by sequentially updating the internal state value based on the error value.
0), a neuron group specifying means (34) for specifying a neuron group in which input and output edges of the neurons have the same shape;
), and identical function neuron identifying means (34) for identifying neuron groups whose learning values of corresponding internal state values assigned to inputs and outputs take approximately the same value among the neuron groups identified by the neuron group identifying means (34). 35), and surplus neuron identification means (36) for determining, as surplus neurons, neurons other than one of the neuron groups identified by the same function neuron identification means (35).
A surplus neuron determination processing method characterized by comprising:
べき内部状態値とを受け取って積和値を得るとともに、
該積和値を所定の関数によって変換して出力値を得るニ
ューロンの内部結合により構成されるネットワーク構造
部(11)を備え、該ネットワーク構造部(11)に従
って入力パターンに対応する出力パターンを算出して出
力するネットワーク構成データ処理装置(10)と、 学習対象の入力パターン群を上記ネットワーク構造部(
11)に提示するとともに、該提示に従って出力される
上記ネットワーク構造部(11)からの出力パターン群
と、該出力パターン群のとるべきパターンを示す教師パ
ターン群との間の誤差値を算出し、該誤差値に基づいて
内部状態値を順次更新していくことで該誤差値が許容範
囲となる内部状態値を学習する内部状態値学習装置(2
0)とを備えるネットワーク構成データ処理システムに
おいて、学習された内部状態値に従い、学習対象の入力
パターン群の提示に対して各ニューロンが出力する出力
値の最大値と最小値とを特定する出力範囲特定手段(3
7)と、 該出力範囲特定手段(37)により特定された最大値と
最小値との差分値がゼロ値に近い値を持つ上記ニューロ
ンを特定するとともに、該特定されたニューロンを余剰
ニューロンとして決定する余剰ニューロン特定手段(3
6)を備えることを、特徴とする余剰ニューロン決定処
理方式。(3) receiving one or more inputs and an internal state value by which the inputs are to be multiplied to obtain a product-sum value;
A network structure unit (11) configured by internal connections of neurons that converts the product-sum value by a predetermined function to obtain an output value, and calculates an output pattern corresponding to the input pattern according to the network structure unit (11). a network configuration data processing device (10) that outputs a group of input patterns to be learned;
11) and calculate the error value between the output pattern group from the network structure unit (11) that is output according to the presentation and the teacher pattern group that indicates the pattern that the output pattern group should take, An internal state value learning device (2) that learns an internal state value for which the error value falls within an allowable range by sequentially updating the internal state value based on the error value.
0) in a network configuration data processing system comprising: an output range that specifies the maximum and minimum values of output values output by each neuron in response to presentation of a group of input patterns to be learned, according to learned internal state values; Specific means (3
7) and specifying the neuron whose difference value between the maximum value and the minimum value specified by the output range specifying means (37) is close to zero, and determining the specified neuron as a surplus neuron. Means for identifying surplus neurons (3)
6) A redundant neuron determination processing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2026277A JP2877413B2 (en) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | Surplus neuron decision processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2026277A JP2877413B2 (en) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | Surplus neuron decision processing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03230285A true JPH03230285A (en) | 1991-10-14 |
| JP2877413B2 JP2877413B2 (en) | 1999-03-31 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113272831A (en) * | 2019-01-18 | 2021-08-17 | 日立安斯泰莫株式会社 | Neural network simplifying device |
| CN113366509A (en) * | 2019-01-31 | 2021-09-07 | 日立安斯泰莫株式会社 | Arithmetic device |
-
1990
- 1990-02-06 JP JP2026277A patent/JP2877413B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN113366509A (en) * | 2019-01-31 | 2021-09-07 | 日立安斯泰莫株式会社 | Arithmetic device |
| CN113366509B (en) * | 2019-01-31 | 2024-08-02 | 日立安斯泰莫株式会社 | Arithmetic device |
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| JP2877413B2 (en) | 1999-03-31 |
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