JPH0357555B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連想記憶装置に係わり、特に入力デー
タの記銘を行う連想記憶装置の記銘部に関するも
のである。

〔従来の技術〕

一般に、電子計算機等で使用されている通常の
メモリにおいては、アドレスを指定してそこに記
憶されている情報にアクセスする方式が採用され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 このような従来の記憶装置では、アドレスの内
容が壊されてしまつた場合、記憶データの内容は
全く分からなくなつてしまうという問題があり、
また記憶内容に関係なくアドレスのみでしかアク
セスできない。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、
記憶内容の一部が壊れてしまつても読み出しが不
可能となることがなく、また記憶内容に関連した
アクセスが可能となる連想記憶装置の記銘部を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の連想記憶装置の記銘部は、
入力あるいはフイードバツク信号を多重化させて
出力する多重化系と、入力あるいはフイードバツ
ク信号を拡大化させて出力する拡大化系と、多重
化系の出力と拡大化系の出力とを掛算する出力す
る第１の演算器と、２次元の情報を記憶し、必要
に応じてその内容に加減算を行うと共に、内容を
出力するメモリと、メモリからの読み出し出力と
多重化系の出力とを掛算する第２の演算器と、第
２の演算器からの出力を逆多重化させ出力する逆
多重化系と、逆多重化系からの出力に閾値操作を
行いながら記憶し、必要に応じて読み出せる閾値
メモリと、出力結果を入力に戻すフイードバツク
系とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の連想記憶装置の記銘部は、入力、また
はフイードバツク信号を多重化及び拡大化させて
第１の演算器で乗算し、乗算結果をメモリに書き
込み、メモリからの出力と多重化系からの出力と
を第２の演算器で乗算した乗算結果を逆多重化さ
せて閾値操作を行いながら閾値メモリに記憶さ
せ、その出力をフイードバツク系により入力へ戻
すことにより、記銘を行うことが可能となる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面に基づき説明する。

まず、本発明による連想記憶装置の原理を説明
する。

連想記憶を実現する方法として、本発明では自
己相関行列を用いており、記憶したい内容の自己
相関により記憶行列を形成する。

記銘時の演算処理は式で表わすと次のようにな
る。

Ｍ＝Σχ・χ′ ……(1) ここでχは記憶したい内容を表す入力ベクト
ル、χ′はχの転置ベクトル、Ｍは記憶行列であ
る。即ち、記憶したい内容の自己相関をとり、こ
れを何回も加え合わせて形成する。

想起の時には、この記憶行列との演算により、
一部分から全体を想起することができる。想起時
の演算処理は式で表わすと次のようになる。

ｙ＝φ（Ｍ・χ） ……(2) ここで、ｙは出力ベクトル、χは入力データ、
φは閾値操作を表わす。Ｍ・χの操作により、χ
が一部欠けたりして不完全なデータであつたとし
ても、(1)式の演算処理により記憶行列Ｍができて
いれば、想起データｙとしては欠けた部分が補わ
れた元のデータχに近いデータが得られる。な
お、φの閾値操作により所定レベル以上のデータ
を検出するようにしてノイズ部分をカツトしてい
る。

次に、上記(1)式における記憶行列による想起で
は分離が不十分である場合の方法として、より分
離度の上がる記憶行列を形成する逐次計算法を説
明する。

M_o+1＝M_o＋α〔χ−φ｛Σ（M_o＋χ）｝〕χ′
……(3) ここで、αは学習ゲイン、ΣはM_o・χについ
て部分和をとることによりχ′と次数を合わせるた
めの演算子である。ｎ＋１回目の記憶行列M_o+1
は、ｎ回目のM_oによつて想起した結果であるφ
｛Σ（M_o・χ）｝とχの差により示される想起時の
誤差成分と、χ′との相関に学習ゲインαを掛けた
ものによつてM_oを修正することで得られる。な
お、学習ゲインαは、M_oが収束するような値を
選ぶ。

こうして(3)式の演算処理をM_oが収束するまで
行うと分離度の向上した相関行列Ｍが求められ、
記憶したい内容の自己相関により記憶行列を形成
し、連想の時にはこの記憶行列との相関をとると
一部分から全体を想起することができる。

第６図は本発明による連想記憶装置の一実施例
における基本的な構成要素である空間光変調管の
構成と動作を説明するための図で、１は入力像、
２はレンズ、３は光電陰極、４はマイクロチヤン
ネルプレート、５はメツシユ電極、６は結晶、６
１は電荷蓄積面、７はハーフミラー、８は単色
光、９は検光子、１０は出力像である。

図において、空間光変調管の光電陰極３にレン
ズ２を介して入射した入力像１は光電子像に変換
される。この光電子像はマイクロチヤンネルプレ
ート４で増倍された後、結晶６の電荷蓄積面６１
に電荷パターンを形成する。その電荷パターンに
応じて結晶６を横切る電界が変化し、ポツケルス
効果によつて結晶６の屈折率が変化する。

ここで、直線偏光の単色光８を結晶６に照射す
ると、電荷蓄積面６１からの反射光は、結晶６の
複屈折性により偏光状態が変化しているので、検
光子９を通過させれば入力像１の光強度に対応し
た光強度をもつ出力像１０が得られる。

次にこのような空間光変調管について、本発明
と関連する主要な機能を説明する。

(イ) 記憶機能 空間光変調管は、電気光学結晶の表面の電荷分
布を長い時間保持する記憶機能を持つている。結
晶６は非常に高い電気抵抗値を有しているので、
結晶表面６１の電荷分布を数日以上保持すること
ができる。

(ロ) 減算機能 空間光変調管は電気光学結晶の表面に正または
負の電荷分布を選択的に形成することができる。
第７図Ａは電気光学結晶の２次電子放出特性を示
すグラフである。

第７図Ａに示すように電荷蓄積面６１へ入射す
る１次電子エネルギーＥが第１クロスオーバー点
Ｅ１よりも小さいか、または第２クロスオーバー
点Ｅ２より大きい場合には、１次電子数が結晶表
面で放出される２次電子数よりも大きいので（δ
＜１）、結晶表面は負に帯電する。１次電子のエ
ネルギーがＥ１とＥ２の間では、２次電子数が１
次電子数よりも多くなるので（δ＞１）、結晶表
面は正に帯電する。

結晶に電荷を蓄積する際に正の電荷で書き込む
か負の電荷で書き込むかは、第６図に示すVcと
Vbの電圧を制御することにより実行される。こ
こで最初に負の電圧を書込み、次に正に帯電させ
るか、或いは最初に正に帯電させ、次に負の電荷
を書込むかの２つの方法により減算機能を持たす
ことができる。減算の量は次の３つの方法により
制御できる。

即ち、減算時の入射光強度を変化させる方法、
マイクロチヤンネルプレート４に加える電圧の持
続時間を変化させる方法、及びマイクロチヤンネ
ルプレート４に加える電圧を変化させる方法であ
る。

書き込み、消去の方法は周知であるが、第７図
Ａ，Ｂにより正電荷像を例にとつて説明する。な
お、二次電子捕集電極に印加する電圧Vcは、第
７図Ａの第２クロスオーバー点E₂に設定する。

〔消去動作〕

結晶背面電圧Vbを第２クロスオーバー点E₂に
相当する電位に設定すると、結晶表面電位Vsは、
電位E₂に書き込みによつて生じた正電荷の電位
上昇分が加わつた値になる。この表面電位の場
合、入射する一次電子のエネルギはE₂以上ある
ので二次電子放出比δ＜１となり、表面電位が
E₂に達するまで負電荷が蓄積される。電位がE₂
に達するとδ＝１となつて平衡状態になり、かつ
表面の帯電は零となる。

〔書き込み動作〕

結晶背面電圧Vbを第１クロスオーバー点E₁と
第２クロスオーバー点E₂との間でダイナミツク
レンジが十分にとれる電圧E′に設定する。このと
き結晶表面電位VsもほぼE′となるから、入射す
る一次電子のエネルギはE₁とE₂の間である。従
つて二次電子放出比δ＞１となるから正電荷像が
形成される。放出された二次電子はVsよりも高
い電位Vcにある二次電子捕集電極に捕集される。

(ハ) 実時間閾値動作機能 空間光変調管は、第６図に示すVc及びVbの設
定条件により、実時間閾値動作を実行させること
ができる。メツシユ電極５は結晶表面の近傍に設
けられており、これを所定の電位に設定すると、
結晶表面に十分な電子が供給されている場合には
結晶表面電位はメツシユ電極の電位となり、この
電位がクロスオーバー点となる。すなわち、結晶
表面電位がメツシユ電極よりも低いと結晶表面か
ら放出される二次電子がメツシユ電極に捕集され
るため入射電子に対して二次電子放出が増加して
結晶表面の電位は上昇し、逆に結晶表面電位がメ
ツシユ電極電位よりも高いと入射電子が二次電子
よりも多くなつて結晶表面電位が下がり、結局結
晶表面電位がメツシユ電極電位に等しくなつたと
ころで電位は一定となる。いま、メツシユ電極５
の電圧Vcを0.1KV程度と低くしておき、Vbをス
テツプ状に0.1KVより下げると、結晶表面もステ
ツプ状に電位が下がつて結晶６の電荷蓄積面６１
は負電位となり、電子が到達しなくなつて、いわ
ゆるロツクアウト状態となる。しかし、Vbをゆ
つくりとランプ状に下げていくと、入射する光の
強度が大きくて多量の電子が供給される部分では
電子が結晶表面に供給され、二次電子放出が大き
くなつて負電位とならず、入射する光の強度が小
さくて供給される電子の量が少ない部分では電位
降下に電子の供給が追いつかず、そのため負電位
となつて電子が結晶表面に到達しなくなる。した
がつて、光電陰極３に入射する光の強度に対応し
て結晶表面が負電位となつて書き込みが行われな
い部分と、結晶表面に電子が到達し、表面が負電
位とならずに書き込みが行われる部分とができ、
その結果、入射する光の強度により閾値操作が実
行されることになる。

(ニ) 実時間閾値動作によるAND演算機能 空間光変調管は、前述のとおり、実時間閾値動
作機能を有する。これを利用して次のように
AND演算を実行することができる。即ち、第８
図に示すように、２つの入力を重ね合わせると、
入力光強度は０、１、２の３レベルとなる。この
うちのレベル２のところで実時間閾値動作を行う
と、結果は第９図の通りとなり、AND演算が実
行されたことになる。

次に本発明に必要なその他の構成要素について
説明する。なお、入力像は２×２のパターンとい
うことにする。

拡大化系 第１０図に示すように２×２の入力像を４×４
に拡大投影させる。実際にはレンズ等により行わ
れる。

多重化系 第１１図Ａに示すように２×２の入力像を繰り
返し投影させ、第１１図Ｂに示すようなパターン
を得る。実際には、レンズアレイ等により実現さ
れる。

逆多重化系 第１２図に示すように４×４の入力像を２×２
に重ね合わせるように投影する。実際にはレンズ
アレイ等により実現する。

次に、前述の拡大化像、多重化像、逆多重化像
を用いて２次元データに適したコーデイングを行
うコーデイング法について２×２の画像として説
明する。

本出願人が別途出願した記銘、想起の方法につ
いて説明する。

ベクトルχと、その転置ベクトルχ′を次のよう
に表す。

χ＝x₁ x₂ x₃ x₄，χ′＝（x₁，x₂，x₃，x₄） このとき記銘は、 Ｍ＝χ・χ′＝x₁ x₂ x₃ x₄・（x₁，x₂，x₃，x₄） ＝x₁x₁ x₁x₂ x₁x₃ x₁x₄ x₂x₁ x₂x₂ x₂x₃ x₂x₄ x₃x₁ x₃x₂ x₃x₃ x₃x₄ x₄x₁ x₄x₂ x₄x₃ x₄x₄ と表され、一方想起は、 z′＝Ｍ・ｙ＝x₁x₁ x₁x₂ x₁x₃ x₁x₄ x₂x₁ x₂x₂ x₂x₃ x₂x₄ x₃x₁ x₃x₂ x₃x₃ x₃x₄ x₄x₁ x₄x₂ x₄x₃ x₄x₄ y₁ y₂ y₃ y₄ ＝x₁x₁y₁ x₁x₂y₂ x₁x₃y₃ x₁x₄y₄ x₂x₁y₁ x₂x₂y₂ x₂x₃y₃ x₂x₄y₄ x₃x₁y₁ x₃x₂y₂ x₃x₃y₃ x₃x₄y₄ x₄x₁y₁ x₄x₂y₂ x₄x₃y₃ x₄x₄y₄ と表される。

ここでz′を一次元化してｚとすると、 ｚ＝x₁x₁y₁＋x₁x₂y₂＋x₁x₃y₃＋x₁x₄y₄ x₂x₁y₁＋x₂x₂y₂＋x₂x₃y₃＋x₂x₄y₄ x₃x₁y₁＋x₃x₂y₂＋x₃x₃y₃＋x₃x₄y₄ x₄x₁y₁＋x₄x₂y₂＋x₄x₃y₃＋x₄x₄y₄ となる。

しかしながら、この方法では画像処理を行うた
めには、画像の２次元データを、１次元化する必
要がある。

これに対して本発明では次のような演算により
記銘、想起を行う。

今、記憶させたい内容をχとし、 χ＝x₁ x₂ x₃x₄ とする。ここで、拡大化系により、 ｘ mag＝x₁ x₁ x₂ x₂ x₁ x₁ x₂ x₂ x₃ x₃ x₄ x₄ x₃ x₃ x₄ x₄ 多重化系により、 ｘ mlt＝x₁ x₂ x₁ x₂ x₃ x₄ x₃ x₄ x₁ x₂ x₁ x₂ x₃ x₄ x₃ x₄ を得る。このときｘ magとｘ mltの要素同志
の乗算ｘ mag・ｘ mltをＭとすると、 Ｍ＝ｘ mag・ｘ mlt＝x₁x₁ x₁x₂ x₂x₁ x
₂x₂ x₁x₃ x₁x₄ x₂x₃ x₂x₄ x₃x₁ x₃x₂ x₄x₁ x₄x₂ x₃x₃ x₃x₄ x₄x₃ x₄x₄ （・……要素同士の乗算でHadamard積と呼ば
れる。） となり、前述の行列演算により得られた結果と同
じ一結果が得られ（但し配列は異なつている）、
ｘ mag・ｘ mltにより記銘を行うことが可能
であることが分かる。また、 ｙ mlt＝y₁ y₂ y₁ y₂ y₂ y₄ y₃ y₄ y₁ y₂ y₁ y₂ y₃ y₄ y₃ y₄ とし、Ｍとｙ mltの要素同志の乗算Ｍ・ｙ
mltをz′とすると、 z′＝Ｍ・ｙ mlt ＝x₁x₁ x₁x₂ x₂x₁ x₂x₂ x₁x₃ x₁x₄ x₂x₃ x₂x₄ x₃x₁ x₃x₂ x₄x₁ x₄x₂ x₃x₃ x₃x₄ x₄x₃ x₄x₄ y₁ y₂ y₁ y₂ y₃ y₄ y₃ y₄ y₁ y₂ y₁ y₂ y₃ y₄ y₃ y₄ ＝x₁x₁y₁ x₁x₂y₂ x₂x₁y₁ x₂x₂y₂ x₁x₃y₃ x₁x₄y₄ x₂x₃y₃ x₂x₄y₄ x₃x₁y₁ x₃x₂y₂ x₄x₁y₁ x₄x₂y₂ x₃x₃y₃ x₃x₄y₄ x₄x₃y₃ x₄x₄y₄ となる。ここでz′の逆多重化をｚとすると、 ｚ＝x₁x₁y₁＋x₁x₂y₂＋x₁x₃y₃＋x₁x₄y₄ x₂x₁y₁
＋x₂x₂y₂＋x₂x₃y₃＋x₂x₄y₄ ｚ＝x₁x₁y₁＋x₁x₂y₂＋x₁x₃y₃＋x₁x₄y₄ x₂x₁y₁
＋x₂x₂y₂＋x₂x₃y₃＋x₂x₄y₄ x₃x₁y₁＋x₃x₂y₂＋x₃x₃y₃＋x₃x₄y₄ x₄x₁y₁＋x₄x₂y₂＋x₄x
₃y₃＋x₄x₄y₄ となり、前述の行列演算で得られた結果と同一内
容（但し配列は異なつている）であり、Ｍ・ｙ
mltの逆多重化像により想起パターンが得られる
ことが分かる。

このように、多重化系と拡大化系を用いて記銘
を行い、さらに逆多重化系を用いて想起を行うこ
とができるので、全て２次元的処理により連想記
憶を実現することが可能となる。

次に、具体的に本発明による連想記憶について
説明する。なお、計算は前述の(3)式と同様の次式
により行う。

M_o+1＝M_o＋α〔ｘ mag −〔φ｛Σ（M_o・ｘ mlt）｝〕mag〕ｘ mlt
……(4) ここで、αは学習ゲイン、ｘ magはｘの拡大
化像、ｘ mltはｘの多重化像、Σは逆多重化像
を示す。ｎ＋１回目の記憶行列M_o+1は、ｎ回目
のM_oによつて想起した結果である〔φ｛Σ（M_o×
ｘ mlt）｝magとｘ magとの差により示され
る想起時の誤差成分と、ｘ mltの積に学習ゲイ
ンαを掛けたものによつて、M_oを修正すること
で得られる。前述と同様、学習ゲインαはM_oが
収束するような値を選び、この演算処理をM_oが
収束するまで行うと分離度の向上したM_oが求め
られる。

第１図は本発明による連想記憶装置の構成を示
すブロツク図で、図中、１０１は拡大化系、１０
２は多重化系、１０３は第１の演算器、１０４は
メモリ、１０５は第２の演算器、１０６は逆多重
化系、１０７は閾値メモリである。

図において、拡大化系１０１は前述したよう
に、例えば４×４の入力ｘから16×16のｘ mag
を作成し、多重化系１０２は同様に４×４の入力
ｘから16×16のｘ mltを作成する。第１の演算
器１０３はｘ magとｘ mltの要素同士の乗算
を行う。第１のメモリ１０４は、ｘ mag・ｘ
mltの加算、フイードバツク値の減算を行うメモ
リである。第２の演算器１０５はメモリ１０４の
内容とｘ mltの乗算を行つて想起データを作成
する。逆多重化系１０６は16×16のデータを４×
４のデータに変換するためのものである。閾値メ
モリ１０７は閾値操作を行い所定レベル以上のデ
ータを検出してノイズをカツトするメモリであ
る。この閾値メモリの出力ｙはフイードバツク系
を通して入力側にフイードバツクされる。

次に、記銘時の動作について式(4)に従つて説明
する。なお、記銘時の流れは図の細線で示してあ
る。

先ず、記銘したい２次元の入力データｘから
拡大化系１０１でｘ magを作成し、同時に多
重化系１０２でｘ mltを作成する。

第２の演算器１０５で、メモリ１０４からの
M_oと、多重化系１０２からのｘ mltとで、
M_o・ｘ mltを計算し、逆多重化系１０６を介
し、閾値メモリ１０７で閾値操作した後、メモ
リする。ここで、M_oは最初、例えば“０”に
セツトされていることとする。もちろん、“０”
以外の値にセツトするようにしてもよい。

作成したｘ magと、ｘ mltを入力データ
として第１の演算器１０３で要素同士の乗算ｘ
mag・ｘ mltを行い、α倍してメモリ１０
４に記憶されているM_oに加算する。

の結果をフイードバツク系により入力に戻
し、拡大化系１０１で拡大結像させてφ｛Σ
（M_o・ｘ）｝とする。

第１の演算器１０３でφ｛Σ（M_o・ｘ）｝・ｘ
mltを計算し、α倍してメモリ１０４のM_oよ
り減算する。

によりM_oにｘ mag・ｘ mltをα倍して加
算し、続いてによりφ｛Σ（M_o・ｘ）｝・ｘ mlt
をα倍してM_oより減算した結果のM_oがM_o+1と
なる。

以上の動作をM_oが収束するまでおこなうこと
により、入力データの記銘が行われる。期待する
M_oが得られるとその値に基づいて処理が行われ
る。

次に想起時について説明する。

この場合、記憶行列Ｍはすでに計算され、記銘
されているものとする。想起時の流れは図の太線
で示されている。

先ず、想起させようとする２次元の入力デー
タｘより多重化系１０２によつてｘ mltを作
成する。

第２の演算器１０５において、メモリ１０４
から読み出したＭとの乗算、Ｍ・ｘ mltを計
算し、結果を逆多重化系１０６で逆多重化さ
せ、閾値メモリ１０７で閾値操作して記憶す
る。

閾値メモリ１０７より出力を読み出し、一回
の想起では不十分な場合、またその出力をフイ
ードバツク系により入力に戻し、再想起を行
い、所望のデータを読み出す。

こうして、記銘、想起を行うことができる。

次に、第１図の連想記憶装置を空間光変調管を
使用して構成した実施例について説明する。

第２図は空間光変調管４本を用いた完全光学シ
ステムによる連想記憶装置の一実施例示す図で、
図中、２０１〜２０４は空間光変調管、２１１は
拡大結像系、２１２は多重結系、２１３は逆多重
結像系、２２１〜２２８はハーフミラー、２３１
〜２３８は反射鏡、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はシヤツタ
である。

図において、第１図の演算器１０３，１０５は
空間光変調管２０１→２０２の読み出しにより行
い、メモリ１０４は空間光変調管２０３で構成
し、閾値メモリ１０７は空間光変調管２０４で構
成している。

以下順に動作方法について説明する。なお、計
算は第１図と同様に(4)式に基づいて行われる。

先ず、入力Ｕをハーフミラー２２８、反射鏡
２３８を介してそれぞれ拡大結像系２０１，２
０２へ導き、Ｕ mag、Ｕ mltを作成し、空
間光変調管２０１，２０２へそれぞれ書き込
む。

シヤツタSlを開き、ハーフミラー２２１，２
２２、反射鏡２３１、ハーフミラー２２３，２
２４を介して単色光により空間光変調管２０２
→２０３と読み出し、M_o・Ｕ mltを計算す
る、その結果をハーフミラー２２５、逆多重結
像系２１３を通して、実時間閾値動作により、
閾値操作をしながら空間光変調管２０４へ書き
込む。

シヤツタＳ２を開き、同様に単色光により反
射鏡２３２、ハーフミラー２２３、２２４を介
して空間光変調管２０１→２０２と読み出すこ
とによりＵ mag・Ｕ mltを計算し、ハーフ
ミラー２２５、反射鏡２３３，２３４，２３５
を介して空間光変調管２０３へ加算する。

空間光変調管２０１を消去後、シヤツタＳ３
を開き、単色光によりハーフミラー２２１、反
射鏡２３６、ハーフミラー２２６を介して空間
光変調管２０４を読み出し、ハーフミラー２２
７、反射鏡２３７，２３８を介して拡大結像系
２１１で拡大結像させ、空間光変調管２０１へ
（M_o・Ｕ mlt）magを書き込む。

シヤツタＳ２を開き、空間光変調管２０１→
２０２と読み出し、（M_o・Ｕ mlt）mag・Ｕ
mltを計算し、空間光変調管２０３から減算
する。この時、結果はMeshの効果により０よ
り小さくはならない。

以上の動作を、各入力パターンについて収束す
るまで行うことにより記銘が完了する。

次に想起の動作について順に説明する。

先ず、入力Ｕより、ハーフミラー２２８、多
重結像系２１２を介して空間光変調管２１２へ
Ｕ mltを書き込む。

シヤツタSlを開き、空間光変調管２０２→２
０３と読み出し、M_o・Ｕ mltを計算し、その
結果を逆多重結像系２１３を通して、実時間閾
値動作により、空間光変調管２０４へ書き込
む。

空間光変調管２０４を読み出し、ハーフミラ
ー２２７より出力を得る。また、この出力をシ
ヤツタＳ３を開きフイードバツク系で戻して再
想起させることも可能である。

第３図は第２図の完全光学システムによる連想
記憶装置の一部を電子回路に置き換えたハイブリ
ツド連想記憶装置の一実施例を示す図である。図
中、３０１〜３０３は空間光変調管、３１１は拡
大結像系、３１２は多重結像系、３１３は逆多重
結像系、３２１〜３２４はハーフミラー、３３１
〜３３５は反射鏡、３４１は受光マトリツクス、
３５１はCPU、３６１，３６２はパターン提示
装置、Ｓ１，Ｓ２はシヤツタである。

この実施例では、入力部分、フイードバツク部
分をCPUに置き換えたことにより電子回路との
インターフエースを容易にしている。また、使用
する空間光変調管の数が３本となり、より簡単に
実現できるシステムとなる。動作手順については
第２図の場合と全く同様である。

以上、２つの実施例におけるシステムにおいて
は、空間光変調管２０１と２０２、３０１と３０
２の２本で乗算を行つているが、実際には｛０，
１｝の２値の乗算であるため、論理演算のAND
動作と同じである。そこで、この部分を実時間閾
値動作を用いたAND演算を用いることにより、
空間光変調管を１本減らすことが可能である。

第４図は、実時間閾値動作AND演算を導入す
ることにより、空間光変調管を１本減らし、３本
で実現した完全光学システムによる連想記憶装置
の一実施例を示す図である。図中、４０１〜４０
２は空間光変調管、４１１は拡大結像系、４１２
は多重結像系、４１３は逆多重結像系、４２１〜
４３０はハーフミラー、４３１〜４３７は反射
鏡、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４はシヤツタである。

図において、空間光変調管４０１はAND演算
を行い、空間光変調管４０２はメモリとして機能
し、空間光変調管４０３は閾値メモリとして機能
する。

先ず、記銘について説明する。

シヤツタＳ１を開いてＵを入力し、多重結像
系４１２で多重結像させて空間光変調管４０１
にＵ mltを書き込む。

空間光変調管４０１→４０２と読み出して
M_o・Ｕ mltを計算し、逆多重結像系４１３を
通して実時間閾値動作により、閾値操作をしな
がら空間光変調管４０３へ書き込む。

空間光変調管４０１を消去後、シヤツタＳ
１，Ｓ２を開き、多重結像と拡大結像を作成
し、実時間閾値操作により、Ｕ magとＵ
mltのAND演算を実行させる。

空間光変調管４０１を読み出し、Ｕ mag・
Ｕ mltを空間光変調管４０２へ加算する。

空間光変調管４０１を消去後、シヤツタＳ
１，Ｓ４を開き、実時間閾値動作により、
（M_o・Ｕ mlt）magとＵ mltのAND演算を
実行させる。

空間光変調管４０１を読み出し、空間光変調
管４０２より減算する。この時、結果はMesh
の効果により０より小さくはならない。

以上の動作を各入力パターンについて収束する
まで行うことにより記銘が完了する。

次に、想起について説明する。

シヤツタＳ１を開き、入力Ｕの多重結像Ｕ
mltを空間光変調管４０１へ書き込む。

空間光変調管４０１→４０２と読み出し、
M_o・Ｕ mltを計算し、その結果を逆多重結像
系４１３を通して実時間閾値動作により空間光
変調管４０３へ書き込む。

空間光変調管４０３を読み出してハーフミラ
ー４２５より出力を得る。また、この出力をシ
ヤツタＳ１，Ｓ３を開いてフイードバツク系で
戻して再想起することもできる。

第５図は第４図の完全光学システムによる連想
記憶装置の一部を電子回路に置き換えたハイブリ
ツド連想記憶装置の一実施例を示す図である。図
中、５０１，５０２は空間光変調管、５１１は拡
大結像系、５１２は多重結像系、５１３は逆多重
結像系、５２１〜５２３はハーフミラー、５３１
〜５３４は反射鏡、５４１は受光マトリツクス、
５５１はCPU、５６１，５６２はパターン提示
装置である。

この実施例は、第４図の連想記憶装置システム
の入力部分、フイードバツク部分をCPUに置き
換えたことにより、電子回路とのインターフエー
スを容易にし、かつ出力部も電子回路に置き換え
ることにより、空間光変調管を１本減らしたハイ
ブリツド連想記憶システムとなる。

その場合の動作手順については第４図の場合と
全く同じである。

なお、上記各実施例においては、第１図で示し
た本発明の基本構成を、完全光学システム、光学
系と電気系のハイブリツドシステムで構成した例
について説明したが、電気系で全て構成する完全
電気回路システムで構成してもよいことは勿論で
ある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、外部からの参照
入力と同じか、または一定の条件に合致した情報
を見つけ出して関連する残りの部分を取り出すよ
うにした連想記憶装置により、記憶内容の一部が
壊れても読み出しが完全に不可能とはならず、ま
た記憶内容に関連したアクセスが可能となり情報
検索等に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による連想記憶装置のブロツク
図、第２図、第３図、第４図及び第５図は空間光
変調管を用いた本発明の連想記憶装置の光学系の
各実施例を示す図、第６図は本発明による連想記
憶装置の一実施例における基本的な構成要素であ
る空間光変調管の構成を説明するための図、第７
図は空間光変調間の結晶表面の２次電子放出特性
及び書き込み、消去を説明するための図、第８図
及び第９図は空間変調管の実時間ハードクリツプ
機能によるAND演算を説明するための図、第１
０図は拡大化系を説明するための図、第１１図は
多重化を説明するための図、第１２図は逆多重化
系を説明するための図である。 １……像、２……レンズ、３……光電陰極、４
……マイクロチヤンネルプレート、５……メツシ
ユ電極、６……結晶、６１……電荷蓄積面、７…
…ハーフミラー、８……単色光、９……検光子、
１０……出力光、１０１……拡大化系、１０２…
…多重化系、１０３……第１の演算器、１０４…
…メモリ、１０５……第２の演算器、１０６……
逆多重化系、１０７……閾値メモリ、２０１〜２
０４……空間光変調管、２１１……拡大結像系、
２１２……多重結像系、２１３……逆多重結像
系、２２１〜２２８……ハーフミラー、２３１〜
２３８……反射鏡、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３……シヤツ
タ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力あるいはフイードバツク信号を多重化さ
   せて出力する多重化系と、入力あるいはフイード
   バツク信号を拡大化させて出力する拡大化系と、
   多重化系の出力と拡大化系の出力とを掛算し出力
   する第１の演算器と、２次元の情報を記憶し、必
   要に応じてその内容に加減算を行うと共に、内容
   を出力するメモリと、メモリからの読み出し出力
   と多重化系の出力とを掛算する第２の演算器と、
   第２の演算器からの出力を逆多重化させ出力する
   逆多重化系と、逆多重化系からの出力に閾値操作
   を行いながら記憶し、必要に応じて読み出せる閾
   値メモリと、出力結果を入力に戻すフイードバツ
   ク系とを備えた連想記憶装置の記銘部。