JPH0394530A - 神経平面ネットワーク - Google Patents
神経平面ネットワークInfo
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- JPH0394530A JPH0394530A JP2133719A JP13371990A JPH0394530A JP H0394530 A JPH0394530 A JP H0394530A JP 2133719 A JP2133719 A JP 2133719A JP 13371990 A JP13371990 A JP 13371990A JP H0394530 A JPH0394530 A JP H0394530A
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- JP
- Japan
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- neural
- modulator
- array
- detector
- hologram
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/06—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons
- G06N3/067—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons using optical means
- G06N3/0675—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons using optical means using electro-optical, acousto-optical or opto-electronic means
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- Neurology (AREA)
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- Liquid Crystal (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
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】
本発明は神経ネットワーク、特にその部品に係る。
神経ネットワークは非アルゴリズム的方法で情報を処理
する為の平行分布システムであり、基本的にパターン認
識システムである。典型的適用は光通信リンクの誤り訂
正サブ・システム用、コンピューティングシステムの関
連メモリー用、及び正確な分析的処理が実行可能でなく
、制御システムが専門知識を用いて訓練されなければな
らない生産ラインの維持、制御用である。光学は経済的
に、広域に平行な相互接続を提供する能力により神経ネ
ットワーク用の将来有望な技術であると考えられる。多
くの神経ネットワーク構造を統合する共通の特性は積ベ
クトルの成分に非直線性限界の適用を伴う重み付けのマ
トリックスによる入力ベクトルの乗法である。マトリッ
クスーベクトル乗法により数学的に表わされつるそれら
の神経ネットワークに対し、かかる神経ネットワークの
光実行用の従来の装置は、第1図に示される。入力ベク
トル旦=[SI.S..・・・.S.]”は安定した光
源の列として実現され、光源の各々はマスク(マトリク
ス)M= [M.,]での画素の単一?を示す。光経路
装置(レンズ又はホログラム)は、マスクのj番目列を
通る光が光検出器D,により収束されるのを確実にする
。出力ベクトルは行D= [DI ,D! .・・・,
DN]である。j番目の光検出器に投下される光の強度
I,は1■=ΣI.S,M,,である。例えば、ホップ
フィールドモデル[ジェー・ジェー・ホップフィールド
、Proc−Nath−AcadSci.米国79.2
554−58 (1982年)]では、Sは2進値をと
り、M.は範囲Oからlのアナログ値をとり、閾値は「
ハード」である。I0は単一光源及び1つの画素が安全
にオンである場合の強度である。最も単純な例では、状
態により光源S1を切換えるフィードバック装置が必要
である。
する為の平行分布システムであり、基本的にパターン認
識システムである。典型的適用は光通信リンクの誤り訂
正サブ・システム用、コンピューティングシステムの関
連メモリー用、及び正確な分析的処理が実行可能でなく
、制御システムが専門知識を用いて訓練されなければな
らない生産ラインの維持、制御用である。光学は経済的
に、広域に平行な相互接続を提供する能力により神経ネ
ットワーク用の将来有望な技術であると考えられる。多
くの神経ネットワーク構造を統合する共通の特性は積ベ
クトルの成分に非直線性限界の適用を伴う重み付けのマ
トリックスによる入力ベクトルの乗法である。マトリッ
クスーベクトル乗法により数学的に表わされつるそれら
の神経ネットワークに対し、かかる神経ネットワークの
光実行用の従来の装置は、第1図に示される。入力ベク
トル旦=[SI.S..・・・.S.]”は安定した光
源の列として実現され、光源の各々はマスク(マトリク
ス)M= [M.,]での画素の単一?を示す。光経路
装置(レンズ又はホログラム)は、マスクのj番目列を
通る光が光検出器D,により収束されるのを確実にする
。出力ベクトルは行D= [DI ,D! .・・・,
DN]である。j番目の光検出器に投下される光の強度
I,は1■=ΣI.S,M,,である。例えば、ホップ
フィールドモデル[ジェー・ジェー・ホップフィールド
、Proc−Nath−AcadSci.米国79.2
554−58 (1982年)]では、Sは2進値をと
り、M.は範囲Oからlのアナログ値をとり、閾値は「
ハード」である。I0は単一光源及び1つの画素が安全
にオンである場合の強度である。最も単純な例では、状
態により光源S1を切換えるフィードバック装置が必要
である。
S,=1(オン)の時 L〉θ1Sl”0(オフ
)の時 I,≦θ,ここで、θ1は制御可能な閾
値である。これは例えば「ハード」閾値である。
)の時 I,≦θ,ここで、θ1は制御可能な閾
値である。これは例えば「ハード」閾値である。
任意入力ベクトルが短期間にパターンを光源に強制する
ことにより現われる時、システムはマスク内に蓄積され
た最も近く整合するパターンを見出し、表示することに
よって応答する。
ことにより現われる時、システムはマスク内に蓄積され
た最も近く整合するパターンを見出し、表示することに
よって応答する。
この種の光神経ネットワークは、例えば「光学的双方向
関連メモリー用の設計及び装置」シー・ゲスト他、アブ
ライドオプティクス、26巻、23番、1987年12
月1日、5055−5060頁に記述されている。そこ
に記載されたコンパクトな双方向関連メモリー実行は同
様な形の光変調器と対である単一素子検出器のアレーか
らなる空間光変調装置を用いる。検出器に投下される光
はその関連した変調器をより透明になるようにする。第
2図に示す公知の空間光変調装置はシリコン光検出器l
及び電子一光変調器2の交互の縞からなる。各検出器か
らの信号は、増幅され、シリコン駆動回路3により制限
され、次に関連した変調器を駆動する。光双方向関連メ
モリー(第3図)を実行するよう、その間の接続マトリ
クス(マスク)4と直角方向にある2つのかかる装置ア
レーが用いられる。接続マトリクスは透明になりつる。
関連メモリー用の設計及び装置」シー・ゲスト他、アブ
ライドオプティクス、26巻、23番、1987年12
月1日、5055−5060頁に記述されている。そこ
に記載されたコンパクトな双方向関連メモリー実行は同
様な形の光変調器と対である単一素子検出器のアレーか
らなる空間光変調装置を用いる。検出器に投下される光
はその関連した変調器をより透明になるようにする。第
2図に示す公知の空間光変調装置はシリコン光検出器l
及び電子一光変調器2の交互の縞からなる。各検出器か
らの信号は、増幅され、シリコン駆動回路3により制限
され、次に関連した変調器を駆動する。光双方向関連メ
モリー(第3図)を実行するよう、その間の接続マトリ
クス(マスク)4と直角方向にある2つのかかる装置ア
レーが用いられる。接続マトリクスは透明になりつる。
光は得られるアレーの2つの面上に導かれる。空間光変
調装置がシリコン検出器、回路及びPLZT変調器を有
するハイブリッドシステムよりなってもよいことが上記
文献に示唆されている。
調装置がシリコン検出器、回路及びPLZT変調器を有
するハイブリッドシステムよりなってもよいことが上記
文献に示唆されている。
本発明の目的は、代る技術により空間光変調器を提供し
、その神経ネットワーク及び部品用の基本素子である、
いわゆる神経面を提供することである。
、その神経ネットワーク及び部品用の基本素子である、
いわゆる神経面を提供することである。
本発明の一面では光変調器と、電気的非直線性回路と、
使用時非直線性回路が検出器の出力に応じて変調器を制
御することにより相互接続された光検出器とからなり、
変調器、非直線性回路及び検出器に対し共通の半導体基
板があり、その各々の部品が基板に形成されている神経
面を提供する。
使用時非直線性回路が検出器の出力に応じて変調器を制
御することにより相互接続された光検出器とからなり、
変調器、非直線性回路及び検出器に対し共通の半導体基
板があり、その各々の部品が基板に形成されている神経
面を提供する。
望ましくは、直線状アレーに配置された複数の該光変調
器と、各直線状アレーに配置された複数の該非直線性回
路と、各直線状アレーに配置された複数の該検出器とか
らなり、各アレヲは平行に配置され、各光変調器は各非
直線性回路及び各検出器に関連する。
器と、各直線状アレーに配置された複数の該非直線性回
路と、各直線状アレーに配置された複数の該検出器とか
らなり、各アレヲは平行に配置され、各光変調器は各非
直線性回路及び各検出器に関連する。
前記パラグラフによる第1の神経面を含み、直線状アレ
ーで配置され、そのアレーの各変調器に光信号を供給す
るよう配置された複数の光源と、直線状アレーで配置さ
れた複数のホログラムとよりなり、各ホログラムは、そ
のアレーの各変調器からの光信号を受信でき、そのホロ
グラムは各々受信された信号を複数のビームに回折し、
所定のネットワークアルゴリズムによりそれに重み付け
をする光神経ネットワークモジュールである。
ーで配置され、そのアレーの各変調器に光信号を供給す
るよう配置された複数の光源と、直線状アレーで配置さ
れた複数のホログラムとよりなり、各ホログラムは、そ
のアレーの各変調器からの光信号を受信でき、そのホロ
グラムは各々受信された信号を複数のビームに回折し、
所定のネットワークアルゴリズムによりそれに重み付け
をする光神経ネットワークモジュールである。
以下図面と共に本発明による実施例を説明する。
上記(第2図)の公知の空間光変調器は縞の対の端部に
配置された各閾値回路3を有するシリコン光検出器1及
び電子一光学変調器2の交番縞部からなる。かかる配置
はかなりコンパクトであるが、固有容量により遅くなる
ような欠点がある。
配置された各閾値回路3を有するシリコン光検出器1及
び電子一光学変調器2の交番縞部からなる。かかる配置
はかなりコンパクトであるが、固有容量により遅くなる
ような欠点がある。
本発明の空間光変調構造は特にコンパクトであり、その
検出器、閾値(非直線性)および変調器部用にVLS
I技術を用いて製造されてもよい。
検出器、閾値(非直線性)および変調器部用にVLS
I技術を用いて製造されてもよい。
概念的配置を第4図に示す。それは、例えば、シリコン
蒸板上の液晶の形である光変調器MのアレーlOと、例
えば同じシリコン基板上のVLS■回路の形の各変調器
に対し1つの回路である閾値回路Tのアレー11と、例
えば同じシリコン基板上の適宜なVLSI部品の形の各
閾値回路に対し1つの光検出器である光検出器Dのアレ
ー12とからなる。アレー10.11.12は図示の如
く、直線状で平行である。光検出器Diの電気的出力は
適当なら変調器M1を変える閾値回路TIに印加される
。
蒸板上の液晶の形である光変調器MのアレーlOと、例
えば同じシリコン基板上のVLS■回路の形の各変調器
に対し1つの回路である閾値回路Tのアレー11と、例
えば同じシリコン基板上の適宜なVLSI部品の形の各
閾値回路に対し1つの光検出器である光検出器Dのアレ
ー12とからなる。アレー10.11.12は図示の如
く、直線状で平行である。光検出器Diの電気的出力は
適当なら変調器M1を変える閾値回路TIに印加される
。
アレー10の変調器は回路を含むシリコン基板上に配置
された液晶セルからなってもよく、それにより該セルは
アドレスされ、動作される。望ましくは、液晶は強誘電
体液晶である。変調器lOの基体を形成しうる強誘電体
液晶表示の構成及び動作の種々な面を示す英国特許第2
149555B号、第2149176B号及び英国特許
出願第2166256A号及び第2188742A号が
注目される。第5図は強誘電体液晶変調器の断面図を示
す。シリコン基板20と、ソース及びドレーン領域21
.22からなるFET及び透明電極25及びドレーン2
2間に電気的接触を提供するよう開口されたシリコン二
酸化物層24内のゲート23がある。別な透明電極26
は透明パネル27上に設けられる。強誘電体液晶材28
は電極25及び26に配置される。セルは、ゲートに制
御信号を印加して動作され、これにより電極25は(別
な電極26に関連した正又は負の電圧に駆動され)その
2つの安定した状態間で即ち例えば明るく又は暗くなる
ように強誘電体液晶材を切換える。るような、閾値回路
(非直線性回路)は変調器の部品として同じシリコン基
板20内に形成された適宜な非直線性回路からなる。一
般的場合のかかる回路の例は、神経ネットワークで使用
されると従来示唆された形の基体形、即ちハードリミッ
タ、シグモイド、擬似線型又は正弦波型を含む。
された液晶セルからなってもよく、それにより該セルは
アドレスされ、動作される。望ましくは、液晶は強誘電
体液晶である。変調器lOの基体を形成しうる強誘電体
液晶表示の構成及び動作の種々な面を示す英国特許第2
149555B号、第2149176B号及び英国特許
出願第2166256A号及び第2188742A号が
注目される。第5図は強誘電体液晶変調器の断面図を示
す。シリコン基板20と、ソース及びドレーン領域21
.22からなるFET及び透明電極25及びドレーン2
2間に電気的接触を提供するよう開口されたシリコン二
酸化物層24内のゲート23がある。別な透明電極26
は透明パネル27上に設けられる。強誘電体液晶材28
は電極25及び26に配置される。セルは、ゲートに制
御信号を印加して動作され、これにより電極25は(別
な電極26に関連した正又は負の電圧に駆動され)その
2つの安定した状態間で即ち例えば明るく又は暗くなる
ように強誘電体液晶材を切換える。るような、閾値回路
(非直線性回路)は変調器の部品として同じシリコン基
板20内に形成された適宜な非直線性回路からなる。一
般的場合のかかる回路の例は、神経ネットワークで使用
されると従来示唆された形の基体形、即ちハードリミッ
タ、シグモイド、擬似線型又は正弦波型を含む。
検出器は同じシリコン基板20(第6図)内に形成され
たCMOS検出器により構成される。かかる検出器は現
在シリコンで作るのが最も簡単であり、n”及びpゝ接
触54.55と共にn型シリコンへのpウエルインプラ
ント53からなり、入射光に応答し、変調器の状態が変
わらないように、或いは受けた光が閾値制限を越えるか
どうかによって変えるようにする閾値回路への印加用の
電気的出力を生ずるpn接合(ダイ才一ド)を形成する
。かかるCMOS検出器は「マイクロサーキットのホロ
グラフィカル光相互接続用のCMOS検出セル」ダプリ
ュー・エッチ・クウ他。デジタルオブティカルコンピュ
ーティング( 1’9 8 7年)エス・ビイー・アイ
・イー752巻192199頁に記載されている。
たCMOS検出器により構成される。かかる検出器は現
在シリコンで作るのが最も簡単であり、n”及びpゝ接
触54.55と共にn型シリコンへのpウエルインプラ
ント53からなり、入射光に応答し、変調器の状態が変
わらないように、或いは受けた光が閾値制限を越えるか
どうかによって変えるようにする閾値回路への印加用の
電気的出力を生ずるpn接合(ダイ才一ド)を形成する
。かかるCMOS検出器は「マイクロサーキットのホロ
グラフィカル光相互接続用のCMOS検出セル」ダプリ
ュー・エッチ・クウ他。デジタルオブティカルコンピュ
ーティング( 1’9 8 7年)エス・ビイー・アイ
・イー752巻192199頁に記載されている。
液晶材28は、透明パネル27を基材に固定し、液晶材
用に密封封止筐体を形成する。第7図に示された周辺シ
ールの適宜な画成によりシリコン素子3lの変調領域3
0にとじ込められる。第7図は33で閾値回路領域、3
4で検出領域を示す。
用に密封封止筐体を形成する。第7図に示された周辺シ
ールの適宜な画成によりシリコン素子3lの変調領域3
0にとじ込められる。第7図は33で閾値回路領域、3
4で検出領域を示す。
変調器、閾値回路及びVLSI及び液晶技術により形成
された検出器の流合アレーを有するシリコン素子31を
以下神経面といい、そのコンパクト構造に鑑みて特に長
所があり、従来の技術により容易に製造されつると考え
られる。かかる神経面は種々の神経ネットワーク部品用
の基本装置からなりつる。或いは液晶は光検出器を覆っ
てもよく、これにより製造は容易になる。
された検出器の流合アレーを有するシリコン素子31を
以下神経面といい、そのコンパクト構造に鑑みて特に長
所があり、従来の技術により容易に製造されつると考え
られる。かかる神経面は種々の神経ネットワーク部品用
の基本装置からなりつる。或いは液晶は光検出器を覆っ
てもよく、これにより製造は容易になる。
(i)液晶は常に検出器に伝送し、(ii)変調駆動回
路を光作動から検出器に投下する書込み光により隔離す
る方法があることを確実にする必要がある。項目(i)
は液晶を透明性を生ずる状態に駆動する光検出器に駆動
パッドを有することにより実行される。項目(ii)は
、(a)例えばそれらの各位置に変調(読取り)及び検
出(書込み)ビームを集束する空間分離: (b)例え
ば、読取り及び書込み用に異なる波長を用いる波長分離
:(C)例えば、書込み光及び読取り光をパルスする一
時的分離により実行される。システムにおいて(a)及
び(C)を組合せることが現在望ましい。しかし以下に
述べる2層ネットでは1つの層の検出器は他の層に書く
時はイネーブルされず、又はそれらが迷光を捕えてもよ
いということに注意しなければならない。
路を光作動から検出器に投下する書込み光により隔離す
る方法があることを確実にする必要がある。項目(i)
は液晶を透明性を生ずる状態に駆動する光検出器に駆動
パッドを有することにより実行される。項目(ii)は
、(a)例えばそれらの各位置に変調(読取り)及び検
出(書込み)ビームを集束する空間分離: (b)例え
ば、読取り及び書込み用に異なる波長を用いる波長分離
:(C)例えば、書込み光及び読取り光をパルスする一
時的分離により実行される。システムにおいて(a)及
び(C)を組合せることが現在望ましい。しかし以下に
述べる2層ネットでは1つの層の検出器は他の層に書く
時はイネーブルされず、又はそれらが迷光を捕えてもよ
いということに注意しなければならない。
かかる神経面の使用の例を第8図と共に説明する。これ
は固定相互接続を有する2層ネットからなるコンパクト
な固定モジュールからなる。しかし2つ以上の層を有す
るモジュールも考えうる。
は固定相互接続を有する2層ネットからなるコンパクト
な固定モジュールからなる。しかし2つ以上の層を有す
るモジュールも考えうる。
モジュールは図示の如く直角に配置される2つの神経面
40及び41を用いる。各レーザ源Lは神経面の各変調
器Mと関連する。実施例は伝送モード例であり、これに
より変調器の状態により各レーザ源からの光は変調器を
介して各ホログラムHに伝送されつる。ホログラムHは
変調アレーに平行に配置されたアレー(42.43)に
配置される。伝送されない変調器の場合には、レーザ源
は第10図に示す如く縁部に配置され、システムは反射
モードで動作する。変調器M及びホログラムH間の偏光
器44は、第1の偏光状態を有する入力レーザビームを
変調器に向け、変調器が直角の偏光状態に回転した反射
ビームをホログラムHに向ける作用をする。シリコンの
液晶は、1.3μm又は1.5μmのレーザ源を有する
シリコンの帯城端を越えた(1μm以上)伝送構造とし
て用いられつる。しかし、より短い波長に対して、反射
モードが必要である。
40及び41を用いる。各レーザ源Lは神経面の各変調
器Mと関連する。実施例は伝送モード例であり、これに
より変調器の状態により各レーザ源からの光は変調器を
介して各ホログラムHに伝送されつる。ホログラムHは
変調アレーに平行に配置されたアレー(42.43)に
配置される。伝送されない変調器の場合には、レーザ源
は第10図に示す如く縁部に配置され、システムは反射
モードで動作する。変調器M及びホログラムH間の偏光
器44は、第1の偏光状態を有する入力レーザビームを
変調器に向け、変調器が直角の偏光状態に回転した反射
ビームをホログラムHに向ける作用をする。シリコンの
液晶は、1.3μm又は1.5μmのレーザ源を有する
シリコンの帯城端を越えた(1μm以上)伝送構造とし
て用いられつる。しかし、より短い波長に対して、反射
モードが必要である。
一方、ホログラムはそれらの目的が単に光回折であった
従来の神経ネットワークで提案された。
従来の神経ネットワークで提案された。
第8図のモジュールのホログラムは回折に役立ち、使用
されるネットワークアルゴリズムにより回折ビームに重
み付けをするに役立つホログラムの解像度はこれを行う
のに十分に高くなるよう求められ、それらは電子ビーム
コンピュータ発生ホログラムからなってもよい。かかる
ホログラムに対してシリコンの帯域端より短い波長は、
より多くの情報がホログラムに読込まれるので有利とな
り、その場合において、反射モード(第10図)での使
用が必要である。
されるネットワークアルゴリズムにより回折ビームに重
み付けをするに役立つホログラムの解像度はこれを行う
のに十分に高くなるよう求められ、それらは電子ビーム
コンピュータ発生ホログラムからなってもよい。かかる
ホログラムに対してシリコンの帯域端より短い波長は、
より多くの情報がホログラムに読込まれるので有利とな
り、その場合において、反射モード(第10図)での使
用が必要である。
神経ネットワークは、主に、例によりそれらを示すこと
により使用時に訓練される。第8図に示す変調器は、認
識に対する固定パターンがホログラムに蓄積される固定
装置であり、上記の神経面の可能な使用の例として役立
つ。神経面40におけるそれの直線状アレーの各変調器
Mは各光源からのビームに入力ベクトルを印加する。各
変調器の出力は、アレー42の各ホログラムにより神経
面41の検出アレーの各素子に回折され、該ホログラム
により重み付けされる。第9図は、明瞭にするため、各
ホログラムアレーの1つの素子により検出器に回折され
たビームのみを示す。各ホログラムは検出器アレーに向
けられた対応した組のビームを生成し、それによりビー
ムは互いに第9図に示す如く四辺形を形成する。第9図
はlつのホログラムアレー及び受光検出器アレーのみを
示す。アレーの各検出器は効果的に種々のホログラムか
らそこに投下する光を集め、神経面41の各変調器の適
宜な動作又は適宜でない動作を起こす各閾値回路に印加
される対応する電気的出力を発生する。神経面41に関
連した光源からの光は変調され、すなわちベクトルはそ
れに印加され、神経面41に関連したホログラムアレー
は変調光ビームを回折し、重み付けし、該変調光ビーム
は、神経面40の検出器により検出され、各検出器で加
算され、閾値回路に印加され、神経面40の変調器の各
動作をさせるか又はさせない。
により使用時に訓練される。第8図に示す変調器は、認
識に対する固定パターンがホログラムに蓄積される固定
装置であり、上記の神経面の可能な使用の例として役立
つ。神経面40におけるそれの直線状アレーの各変調器
Mは各光源からのビームに入力ベクトルを印加する。各
変調器の出力は、アレー42の各ホログラムにより神経
面41の検出アレーの各素子に回折され、該ホログラム
により重み付けされる。第9図は、明瞭にするため、各
ホログラムアレーの1つの素子により検出器に回折され
たビームのみを示す。各ホログラムは検出器アレーに向
けられた対応した組のビームを生成し、それによりビー
ムは互いに第9図に示す如く四辺形を形成する。第9図
はlつのホログラムアレー及び受光検出器アレーのみを
示す。アレーの各検出器は効果的に種々のホログラムか
らそこに投下する光を集め、神経面41の各変調器の適
宜な動作又は適宜でない動作を起こす各閾値回路に印加
される対応する電気的出力を発生する。神経面41に関
連した光源からの光は変調され、すなわちベクトルはそ
れに印加され、神経面41に関連したホログラムアレー
は変調光ビームを回折し、重み付けし、該変調光ビーム
は、神経面40の検出器により検出され、各検出器で加
算され、閾値回路に印加され、神経面40の変調器の各
動作をさせるか又はさせない。
モジュールに、特別なパターン、又はそれに近い整合が
ホログラムに現われることを表示させるよう、すなわち
パターン認識を実行させるようにするため、認識される
べきパターンは、例えばいくらか伝送をするかしないよ
うそれへの適宜な電気的入力により神経面40に関連し
た変調器に印加される。神経面40のレーザ源は起動さ
れ、望ましくはパルスされ、それにより光は変調器の設
定に応じてホログラムに送られる。神経面41の検出器
は上記の如く回折され重み付けされたビームを集め、出
力は各閾値回路に印加され、その出力は従って、神経面
41の変調器を設定するのに用いられる。有効な情報が
この目的のため利用される時、変調器は設定され、神経
面41のレーザ源がパルスされ、情報は、回折によりホ
ログラムアレー43による重み付けと共に神経面40に
後に伝送される。神経面40の検出器の出力は制限さ、
適宜なよう神経面40の変調器の状態を適当に変えるよ
う用いられる。この周期は、神経面40の変調器がパタ
ーンに落ち着くまで続けられ、そのパターンは入力パタ
ーン又はそれにほとんど整合するパターンである。すな
わち、入力パターンに応答するシステムはホログラムに
プログラムされた解の1つに収束する。これが達成され
る時、認識されたパターン又は変調器のさらに対応した
電気的出力が読出され、必要に応じどこかに用いられ、
これらの出力は認識パターン又はそれにほとんど整合す
るパターンに対応する。動作の伝送モードの場合には、
別な素子、即ち印加されたベクトルをモニターするビー
ムスブリツタが必要であり、ベクトルが2つの順次の光
パルスにとって同じである場合、システムが関連した状
態になることが分かる。光パルスの使用はシステム素子
の動作を同期させる為に効果的方法を提供する。
ホログラムに現われることを表示させるよう、すなわち
パターン認識を実行させるようにするため、認識される
べきパターンは、例えばいくらか伝送をするかしないよ
うそれへの適宜な電気的入力により神経面40に関連し
た変調器に印加される。神経面40のレーザ源は起動さ
れ、望ましくはパルスされ、それにより光は変調器の設
定に応じてホログラムに送られる。神経面41の検出器
は上記の如く回折され重み付けされたビームを集め、出
力は各閾値回路に印加され、その出力は従って、神経面
41の変調器を設定するのに用いられる。有効な情報が
この目的のため利用される時、変調器は設定され、神経
面41のレーザ源がパルスされ、情報は、回折によりホ
ログラムアレー43による重み付けと共に神経面40に
後に伝送される。神経面40の検出器の出力は制限さ、
適宜なよう神経面40の変調器の状態を適当に変えるよ
う用いられる。この周期は、神経面40の変調器がパタ
ーンに落ち着くまで続けられ、そのパターンは入力パタ
ーン又はそれにほとんど整合するパターンである。すな
わち、入力パターンに応答するシステムはホログラムに
プログラムされた解の1つに収束する。これが達成され
る時、認識されたパターン又は変調器のさらに対応した
電気的出力が読出され、必要に応じどこかに用いられ、
これらの出力は認識パターン又はそれにほとんど整合す
るパターンに対応する。動作の伝送モードの場合には、
別な素子、即ち印加されたベクトルをモニターするビー
ムスブリツタが必要であり、ベクトルが2つの順次の光
パルスにとって同じである場合、システムが関連した状
態になることが分かる。光パルスの使用はシステム素子
の動作を同期させる為に効果的方法を提供する。
システムにとって確かなパターンを認識するために、そ
れらのパターン又は対応する解は、ファンアウト(回折
)を起こす手段と同様ホログラムにプログラムされなけ
ればならない。これは、認識されるべき各パターン例え
ば可変な強度スボットの列に対応する遠方界強度パター
ンを発生するようファンアウトされたビームに印加され
るに必要な重み付けを決め、この遠方界強度パターンの
フーリエ変換を行ない、ホログラムで必要とされるもの
を与えるようそれをインバートすることを含む。
れらのパターン又は対応する解は、ファンアウト(回折
)を起こす手段と同様ホログラムにプログラムされなけ
ればならない。これは、認識されるべき各パターン例え
ば可変な強度スボットの列に対応する遠方界強度パター
ンを発生するようファンアウトされたビームに印加され
るに必要な重み付けを決め、この遠方界強度パターンの
フーリエ変換を行ない、ホログラムで必要とされるもの
を与えるようそれをインバートすることを含む。
上記では基板としてシリコンを述べたが、その代わりに
、他の半導体も用いつる。更に強誘電体はその動作強度
に鑑みて現在望ましいか、強誘電体以外の他の液晶も用
いつる。特にチラルスメクチックA電子的診断効果は灰
色スケール変調の可能性を提供する。VLS I技術を
特に上記では述べたが、或いは他の処理技術も用いつる
。検出器は上記のCMOSの例以外でもよい。変調器、
非直線性回路及び検出器の各部品は共通基板に形成され
る。加えて神経ネットワークは附属メモリー以外の機能
を実行してもよい。例えば、それは制御機能に役立つ。
、他の半導体も用いつる。更に強誘電体はその動作強度
に鑑みて現在望ましいか、強誘電体以外の他の液晶も用
いつる。特にチラルスメクチックA電子的診断効果は灰
色スケール変調の可能性を提供する。VLS I技術を
特に上記では述べたが、或いは他の処理技術も用いつる
。検出器は上記のCMOSの例以外でもよい。変調器、
非直線性回路及び検出器の各部品は共通基板に形成され
る。加えて神経ネットワークは附属メモリー以外の機能
を実行してもよい。例えば、それは制御機能に役立つ。
上記の公知の空間光変調器と比較して、変調器素子Mは
、ファンアウトがホログラムで達成されるので、対向検
出器のそれに対応する長さまで延在しない;検出器素子
は垂直方向により少ない空間で済むよう変調器素子の直
接「下」には配置されず、変調器、検出器及び閾値素子
が各隣接アレーに全て配置され、同じ基板上にVSLI
技術により全て形成されるので、特にコンパクト構造が
達成される。
、ファンアウトがホログラムで達成されるので、対向検
出器のそれに対応する長さまで延在しない;検出器素子
は垂直方向により少ない空間で済むよう変調器素子の直
接「下」には配置されず、変調器、検出器及び閾値素子
が各隣接アレーに全て配置され、同じ基板上にVSLI
技術により全て形成されるので、特にコンパクト構造が
達成される。
第1図は神経ネットワークの光実行用の従来装置の図、
第2図は従来の空間光変調装置の図、第3図は従来の光
の双方向関連メモリーの図、第4図は本発明の一実施例
により神経面を概念的に示す図、第5図はシリコン変調
器上の典型的な液晶の断面図、第6図はCMOS検出器
を示す図、第7図は神経面基板の断面図、第8図は第4
図に示す如く神経面を用いる固定相互接続光神経ネット
ワークモジュールの図、第9図は対向神経面のホログラ
ム及び検出器間のい全ビームの四辺形状を示す図、第1
O図は第8図と同様であるが、光入力/変調器用の伝送
装置以外の反射装置を用いたモジュールの一部を示す図
である。 1, D・・・シリコン光検出器、2. M・・・電子
一光変調器、3,T・・・閾値回路、10. 11,
12.42.43・・・アレー 20・・・シリコ
ン基板、2l・・ソース、22・・・ドレーン、23・
・・ゲート、24・・・シリコン二酸化物層、25.2
6・・・電極、27・・・透明パネル、28・・・強誘
電体液晶材、3o・・・変調領域、3l・・・シリコン
素子、33・・・閾値回路領域、34・・・検出領域、
40.41・・・神経面、44・・・偏光器、53・・
・Pウエルインプラント、54・・・n+接触、55・
・・p+接触、n・・・n型シリコン。 図面の浄書(内容に変更なし)
第2図は従来の空間光変調装置の図、第3図は従来の光
の双方向関連メモリーの図、第4図は本発明の一実施例
により神経面を概念的に示す図、第5図はシリコン変調
器上の典型的な液晶の断面図、第6図はCMOS検出器
を示す図、第7図は神経面基板の断面図、第8図は第4
図に示す如く神経面を用いる固定相互接続光神経ネット
ワークモジュールの図、第9図は対向神経面のホログラ
ム及び検出器間のい全ビームの四辺形状を示す図、第1
O図は第8図と同様であるが、光入力/変調器用の伝送
装置以外の反射装置を用いたモジュールの一部を示す図
である。 1, D・・・シリコン光検出器、2. M・・・電子
一光変調器、3,T・・・閾値回路、10. 11,
12.42.43・・・アレー 20・・・シリコ
ン基板、2l・・ソース、22・・・ドレーン、23・
・・ゲート、24・・・シリコン二酸化物層、25.2
6・・・電極、27・・・透明パネル、28・・・強誘
電体液晶材、3o・・・変調領域、3l・・・シリコン
素子、33・・・閾値回路領域、34・・・検出領域、
40.41・・・神経面、44・・・偏光器、53・・
・Pウエルインプラント、54・・・n+接触、55・
・・p+接触、n・・・n型シリコン。 図面の浄書(内容に変更なし)
Claims (9)
- (1)光変調器(M)と、電気的非直線性回路(T)と
、使用時非直線性回路(T)が検出器(D)の出力に応
じて変調器(M)を制御することにより相互接続された
光検出器(D)とからなり、変調器(30)、非直線性
回路(33)及び検出器(34)に対し共通の半導体基
板(20)があり、その各々の部品は基板(20)に形
成されていることを特徴とする神経面。 - (2)直線状アレー(10)に配置された複数の該光変
調器(M)と、各直線状アレー(11)に配置された複
数の該非直線性回路(T)と、各直線状アレー(12)
に配置された複数の該検出器(D)とからなり、各アレ
ーは平行に配置され、各光変調器(M)は各非直線性回
路(T)及び各検出器(D)に関連することを特徴とす
る請求項1記載の神経面。 - (3)基板はシリコンであることを特徴とする請求項1
又は2記載の神経面。 - (4)光変調器(30)は半導体基板(20)上で液晶
(28)の形をしていることを特徴とする請求項1又は
2記載の神経面。 - (5)光変調器(M)はシリコン半導体基板上で強誘電
体液晶の形をしていることを特徴とする請求項4記載の
神経面。 - (6)光検出器はCMOS検出器(第6図)の形をして
いることを特徴とする請求項3又は5記載の神経面。 - (7)請求項2による第1の神経面(40)を含み、直
線状アレーで配置され、そのアレーの各変調器(M)に
光信号を供給するよう配置された複数の光源(L)と、
直線状アレー(42)で配置された複数のホログラム(
H)とよりなり、各ホログラムは、そのアレーの各変調
器からの光信号を受信でき、そのホログラムは各々受信
された光信号を複数のビームに回折し、所定のネットワ
ークアルゴリズムによりそれに重み付けをすることを特
徴とする光神経ネットワークモジュール。 - (8)各光源の該アレー及び各ホログラム(43)の該
アレーと関連した第2の該神経面(41)と組合わされ
、第2の神経面(41)は第1の神経面(40)と離間
してそれに直角であり、第2の神経面(41)の各検出
器(D)は、第1の神経面(40)に関連した各ホログ
ラム(H、42)により回折され、重み付けされた各ビ
ームを受信し、それらを分散し、第2の神経面(41)
各変調器(M)は各検出器(D)の出力により制御され
、第2の神経面(41)に関連した各光源は、光信号を
そのアレーの各変調器(M)、及び各ホログラム(H、
43)に供給するよう配置され、光信号を複数のビーム
に回折し、それらを重み付けし、回折され、重み付けさ
れたビームは第1の神経面(40)の検出器(D)で検
出され、それにより合算され、第1の神経面(40)の
各変調器(M)は各検出器(D)の出力により制御され
ることを特徴とする請求項7記載のモジュール。 - (9)固定の相互接続の形であり、ネットワークアルゴ
リズムはモジュールが認識できる複数のパターンをホロ
グラム(H、42)が含むようなものであり、使用時認
識されるべきパターンはそれに適当な電気的入力により
第1の神経面(40)の変調器(M)に印加され、第1
の神経面(40)に関連した光源(L)は作動され、そ
れにより光は変調器の設定に応じてホログラム(42)
及び設定された第2の神経面(41)の検出器及び変調
器を通り、第2の神経面(41)に関連した光源が作動
され、適宜な光信号が、第1の神経面(40)の検出器
に供給され、また第1の神経面の変調器を制御し、動作
の周期は、第1の神経面(40)の変調器が認識される
べきパターン又はそれに略整合したパターンに対応した
パターンになるまで繰り返されることを特徴とする請求
項8記載の光神経ネットワークモジュール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8911917.6 | 1989-05-24 | ||
| GB8911917A GB2231989B (en) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | Neural networks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0394530A true JPH0394530A (ja) | 1991-04-19 |
Family
ID=10657264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2133719A Pending JPH0394530A (ja) | 1989-05-24 | 1990-05-23 | 神経平面ネットワーク |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5220643A (ja) |
| EP (1) | EP0399753B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0394530A (ja) |
| DE (1) | DE69022116T2 (ja) |
| GB (1) | GB2231989B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010530670A (ja) * | 2007-06-11 | 2010-09-09 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | 光配線 |
| JP2016111516A (ja) * | 2014-12-05 | 2016-06-20 | 大日本印刷株式会社 | 光通信システムおよび照明装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0695192A (ja) * | 1991-05-01 | 1994-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像認識装置及び画像入力方法 |
| CA2084950A1 (en) * | 1991-12-18 | 1993-06-19 | Tsen-Hwang Lin | Compact programmable processing module |
| GB2265036B (en) * | 1992-03-10 | 1995-08-02 | Sharp Kk | Optical processor and neuromorphic processor |
| EP0594150A3 (en) * | 1992-10-20 | 1994-09-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | An optical operation element and use thereof |
| US5561287A (en) * | 1994-09-30 | 1996-10-01 | Board Of Regents Of The University Of Colorado | Dual photodetector for determining peak intensity of pixels in an array using a winner take all photodiode intensity circuit and a lateral effect transistor pad position circuit |
| US6816296B2 (en) | 1997-10-29 | 2004-11-09 | Teloptics Corporation | Optical switching network and network node and method of optical switching |
| US6310712B1 (en) | 1997-10-29 | 2001-10-30 | Teloptics Corporation | Discrete element light modulating microstructure devices |
| US6768572B2 (en) | 1997-10-29 | 2004-07-27 | Teloptics Corporation | Solid state free space switch array on a substrate |
| US6486996B1 (en) | 1998-10-27 | 2002-11-26 | Teloptics Corporations | Discrete element light modulating microstructure devices |
| DE19924824C1 (de) | 1999-05-29 | 2000-10-26 | Med Laserzentrum Luebeck Gmbh | Vorrichtung zur Veränderung der Länge der Laufstrecke einer elektromagnetischen Welle |
| AU6342700A (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-30 | Opts, Inc. | Adaptive compressive network |
| AU2017273863C1 (en) * | 2016-06-02 | 2022-05-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Apparatus and methods for optical neural network |
| TWI758994B (zh) * | 2019-12-04 | 2022-03-21 | 新加坡商光子智能私人有限公司 | 光電處理系統 |
| TWI806042B (zh) | 2020-04-29 | 2023-06-21 | 新加坡商光子智能私人有限公司 | 光電處理設備、系統及方法 |
| WO2023178406A1 (en) * | 2022-03-25 | 2023-09-28 | Huawei Technologies Canada Co., Ltd. | Method and apparatus for optical information processing |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4080617A (en) * | 1976-06-09 | 1978-03-21 | Northern Telecom Limited | Optoelectronic devices with control of light propagation |
| US4696533A (en) * | 1981-01-12 | 1987-09-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Spatial light modulator |
| GB2149176B (en) * | 1983-10-26 | 1988-07-13 | Stc Plc | Addressing liquid crystal displays |
| GB2149555B (en) * | 1983-11-10 | 1987-01-28 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in liquid crystal displays |
| US4729111A (en) * | 1984-08-08 | 1988-03-01 | Wayne State University | Optical threshold logic elements and circuits for digital computation |
| DE3434388A1 (de) * | 1984-09-19 | 1986-06-26 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Verfahren zur erzeugung der ersten ableitung eines zweidimensionalen bildes und optisches bauelement zur durchfuehrung des verfahrens |
| GB2166256B (en) * | 1984-10-25 | 1988-06-08 | Stc Plc | Ferroelectric liquid crystal display cells |
| DE3526085C1 (de) * | 1985-07-20 | 1987-03-26 | Manfred Dipl-Ing Kuegler | Reinigungsgeraet |
| GB2188742A (en) * | 1986-04-01 | 1987-10-07 | Stc Plc | Ferroelectric liquid crystal cells |
| US4809193A (en) * | 1987-03-16 | 1989-02-28 | Jourjine Alexander N | Microprocessor assemblies forming adaptive neural networks |
| US4860253A (en) * | 1987-06-19 | 1989-08-22 | Hughes Aircraft Company | Associative memory system with spatial light modulator and feedback for adjustable thresholding and enhancement |
| US4934782A (en) * | 1988-01-19 | 1990-06-19 | Hughes Aircraft Company | Optical thresholding apparatus and method |
| US4939682A (en) * | 1988-07-15 | 1990-07-03 | The Boeing Company | Integrated electro-optic arithmetic/logic unit and method for making the same |
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-
1989
- 1989-05-24 GB GB8911917A patent/GB2231989B/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-05-21 DE DE69022116T patent/DE69022116T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-21 EP EP90305475A patent/EP0399753B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-23 JP JP2133719A patent/JPH0394530A/ja active Pending
- 1990-05-24 US US07/528,597 patent/US5220643A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US5220643A (en) | 1993-06-15 |
| EP0399753B1 (en) | 1995-09-06 |
| EP0399753A3 (en) | 1991-09-18 |
| GB8911917D0 (en) | 1989-11-08 |
| EP0399753A2 (en) | 1990-11-28 |
| DE69022116D1 (de) | 1995-10-12 |
| DE69022116T2 (de) | 1996-02-15 |
| GB2231989B (en) | 1993-10-06 |
| GB2231989A (en) | 1990-11-28 |
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