JPH04280386A - データ変換装置 - Google Patents
データ変換装置Info
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- JPH04280386A JPH04280386A JP3067796A JP6779691A JPH04280386A JP H04280386 A JPH04280386 A JP H04280386A JP 3067796 A JP3067796 A JP 3067796A JP 6779691 A JP6779691 A JP 6779691A JP H04280386 A JPH04280386 A JP H04280386A
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- matrix
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、与えられた入力データ
行列を任意の目標出力データ行列に変換するデータ変換
装置において、少ない計算量で効率良く変換する装置に
関するものである。
行列を任意の目標出力データ行列に変換するデータ変換
装置において、少ない計算量で効率良く変換する装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、多くの場合、入力データ行列を任
意の出力データ行列に変換する装置として、各入出力デ
ータの対応関係をすべて記憶装置に記憶して検索するテ
ーブルルックアップ法が用いられてきた。しかし、デー
タ量が多い場合には大きな記憶装置が必要であった。ま
た、新たな入力に対しては何も出力しないか、あるいは
まったくでたらめな値を出力していた。
意の出力データ行列に変換する装置として、各入出力デ
ータの対応関係をすべて記憶装置に記憶して検索するテ
ーブルルックアップ法が用いられてきた。しかし、デー
タ量が多い場合には大きな記憶装置が必要であった。ま
た、新たな入力に対しては何も出力しないか、あるいは
まったくでたらめな値を出力していた。
【０００３】これを改善するためにニュートラルネット
が利用されるようになった。従来のニュートラルネット
では、入力データ行列の列ベクトルの重み付け線形和合
成ベクトルを非線形変換して内部中間データ行列を生成
し、さらにこの内部中間データ行列の列ベクトルの重み
付け線形和合成ベクトルを非線形変換して出力データ行
列を生成していた。これらの重み係数を記憶しておけば
如何なる入力データに対してもほぼ近似的に正しく出力
できるようになった。これらの重み係数は誤差逆伝播法
を利用して決定されていた。
が利用されるようになった。従来のニュートラルネット
では、入力データ行列の列ベクトルの重み付け線形和合
成ベクトルを非線形変換して内部中間データ行列を生成
し、さらにこの内部中間データ行列の列ベクトルの重み
付け線形和合成ベクトルを非線形変換して出力データ行
列を生成していた。これらの重み係数を記憶しておけば
如何なる入力データに対してもほぼ近似的に正しく出力
できるようになった。これらの重み係数は誤差逆伝播法
を利用して決定されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誤差逆
伝播法による設計は、各行ベクトルごとに出力誤差を計
算してその誤差を小さくするように重み係数を変更して
いたので、必ずしもすべての行ベクトルに対応する誤差
を小さくするわけでなく、無駄な計算時間を要するとい
う欠点があった。また、内部中間データ行列の大きさが
固定されていたので、内部中間データ行列が必要な大き
さに足りないために正しいデータ変換ができない場合が
生じる欠点もあった。その逆に必要以上に大きな内部中
間データ行列を有するために計算効率が悪くなる場合も
あった。
伝播法による設計は、各行ベクトルごとに出力誤差を計
算してその誤差を小さくするように重み係数を変更して
いたので、必ずしもすべての行ベクトルに対応する誤差
を小さくするわけでなく、無駄な計算時間を要するとい
う欠点があった。また、内部中間データ行列の大きさが
固定されていたので、内部中間データ行列が必要な大き
さに足りないために正しいデータ変換ができない場合が
生じる欠点もあった。その逆に必要以上に大きな内部中
間データ行列を有するために計算効率が悪くなる場合も
あった。
【０００５】したがって本発明の目的は、重み係数の決
定および内部中間データ行列の生成において無駄な計算
時間の浪費をなくしたデータ変換装置を提供することに
ある。
定および内部中間データ行列の生成において無駄な計算
時間の浪費をなくしたデータ変換装置を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、与えられた入力データ行列を任意の
出力データ行列に変換するデータ変換装置において、入
力データ行列の各列ベクトルに重み係数をかけて線形和
をとって合成ベクトルを生成し、この合成ベクトルを非
線形変換して新たな追加列ベクトルを生成する追加列ベ
クトル生成装置と、入力データ行列の各列ベクトルと前
記追加列ベクトルに重み係数をかけて線形和をとって最
終出力ベクトルを生成する線形和出力ベクトル生成装置
と、それらの重み係数を記憶する重み係数記憶装置と、
１つの追加列ベクトルを選び、それ以外の追加列ベクト
ルと入力データ行列の列ベクトルとが張るベクトル空間
の直交補空間へのその追加列ベクトルの射影ベクトルと
目標出力データ行列の列ベクトルとの角度の余弦を２乗
した関数の前記重み係数に関する微分を計算する角度余
弦２乗関数微分装置と、この微分値に比例した量を前記
重み係数に加える重み係数加減算装置とを備えた構成に
なっている。すなわち従来構成における内部中間データ
行列の代わりに入力データ行列を非線形変換して追加デ
ータ行列を効率よく生成し、入力データ行列と追加デー
タ行列との線形変換により出力データ行列を生成する点
が従来と異なる。すなわち従来の内部中間データ行列の
各列ベクトルはすべて入力データ行列の列ベクトルのみ
から合成されるのに対して本発明における各追加列ベク
トルは、それ以前に追加されたベクトルをも合成に利用
しているので、追加列ベクトルの生成可能な範囲が広く
、より適切な追加列ベクトルを生成できる。また、出力
ベクトルの合成においても、従来内部中間データ行列の
みを利用していたのに対して本発明では追加列ベクトル
からなる行列のみならず、入力データ行列をも利用して
いる。したがって追加列ベクトルからなる行列は従来構
成における内部中間データ行列よりも小さくてすむので
、必要な計算量も少ない。また、従来、重み係数の決定
において各行ベクトルごとに入出力の誤差補正を行って
いたのに対して本発明ではすべての行ベクトルをまとめ
た行列全体について各列ベクトルを主体として誤差補正
を行なう点も異なっている。
るために本発明は、与えられた入力データ行列を任意の
出力データ行列に変換するデータ変換装置において、入
力データ行列の各列ベクトルに重み係数をかけて線形和
をとって合成ベクトルを生成し、この合成ベクトルを非
線形変換して新たな追加列ベクトルを生成する追加列ベ
クトル生成装置と、入力データ行列の各列ベクトルと前
記追加列ベクトルに重み係数をかけて線形和をとって最
終出力ベクトルを生成する線形和出力ベクトル生成装置
と、それらの重み係数を記憶する重み係数記憶装置と、
１つの追加列ベクトルを選び、それ以外の追加列ベクト
ルと入力データ行列の列ベクトルとが張るベクトル空間
の直交補空間へのその追加列ベクトルの射影ベクトルと
目標出力データ行列の列ベクトルとの角度の余弦を２乗
した関数の前記重み係数に関する微分を計算する角度余
弦２乗関数微分装置と、この微分値に比例した量を前記
重み係数に加える重み係数加減算装置とを備えた構成に
なっている。すなわち従来構成における内部中間データ
行列の代わりに入力データ行列を非線形変換して追加デ
ータ行列を効率よく生成し、入力データ行列と追加デー
タ行列との線形変換により出力データ行列を生成する点
が従来と異なる。すなわち従来の内部中間データ行列の
各列ベクトルはすべて入力データ行列の列ベクトルのみ
から合成されるのに対して本発明における各追加列ベク
トルは、それ以前に追加されたベクトルをも合成に利用
しているので、追加列ベクトルの生成可能な範囲が広く
、より適切な追加列ベクトルを生成できる。また、出力
ベクトルの合成においても、従来内部中間データ行列の
みを利用していたのに対して本発明では追加列ベクトル
からなる行列のみならず、入力データ行列をも利用して
いる。したがって追加列ベクトルからなる行列は従来構
成における内部中間データ行列よりも小さくてすむので
、必要な計算量も少ない。また、従来、重み係数の決定
において各行ベクトルごとに入出力の誤差補正を行って
いたのに対して本発明ではすべての行ベクトルをまとめ
た行列全体について各列ベクトルを主体として誤差補正
を行なう点も異なっている。
【０００７】
【作用】本発明においては、与えられた入力データから
効率よく追加列ベクトルを生成するするとともに入力デ
ータ行列と追加列ベクトルの行列とから目的とする出力
ベクトルを効率よく自動的に生成する。
効率よく追加列ベクトルを生成するするとともに入力デ
ータ行列と追加列ベクトルの行列とから目的とする出力
ベクトルを効率よく自動的に生成する。
【０００８】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図２は本発明によるデータ変換装置の一実施
例における各列ベクトルの変換過程を示す模式図である
。同図において、入力データ行列をＸ０ ，そのｎ＋１
個の列ベクトルをｘ０・・・ｘｎ と表記する。すなわ
ちＸ０ ＝［ｘ０・・・ｘｎ ］である。また、ｍ個の
追加列ベクトルをｈ１・・・ｈｍ と表記する。本実施
例においては、出力データ行列がただ１個の列ベクトル
よりなるものとし、この最終出力列ベクトルをｙと表記
する。また、ｙとして期待される目標出力ベクトルをｚ
と表記する。さらにｈｉ の生成に必要な重み係数の組
をベクトル量で表わしてｗｉ とし、それによる線形和
合成ベクトルをｙｉ と表記する。ｈｉ はｙｉ を非
線形変換したｆ（ｙｉ ）に等しい。
説明する。図２は本発明によるデータ変換装置の一実施
例における各列ベクトルの変換過程を示す模式図である
。同図において、入力データ行列をＸ０ ，そのｎ＋１
個の列ベクトルをｘ０・・・ｘｎ と表記する。すなわ
ちＸ０ ＝［ｘ０・・・ｘｎ ］である。また、ｍ個の
追加列ベクトルをｈ１・・・ｈｍ と表記する。本実施
例においては、出力データ行列がただ１個の列ベクトル
よりなるものとし、この最終出力列ベクトルをｙと表記
する。また、ｙとして期待される目標出力ベクトルをｚ
と表記する。さらにｈｉ の生成に必要な重み係数の組
をベクトル量で表わしてｗｉ とし、それによる線形和
合成ベクトルをｙｉ と表記する。ｈｉ はｙｉ を非
線形変換したｆ（ｙｉ ）に等しい。
【０００９】次に本発明によるデータ変換装置の一実施
例による構成およびその動作を図１を用いて説明する。 図１において、追加列ベクトル生成装置１は、行列演算
ｙ１ ＝Ｘ０ｗ１ を行ってｘ０・・・ｘｎ に重み係
数ｗ１ を掛けた線形和ｙ１ を計算し、ｙ１ を非線
形変換してｈ１ ＝ｆ（ｙ１ ）を出力する。次に入力
データ行列Ｘ０ をＸ１ ＝［Ｘｈ１ ］に拡張してｙ
２ ＝Ｘ１ ｗ２ を計算し、さらにｈ２ ＝ｆ（ｙ２
）を計算してｈ２ を出力する。以後、同様にして入
力データ行列を拡張してＸｉ−１ ＝［Ｘ０ｈ１・・・
ｈｉ−１］とし、ｙｉ ＝Ｘｉ−１ ｗｉ を計算し、
ｈｉ ＝ｆ（ｙｉ ）を計算してｈｉ を出力する。非
線形変換としては任意の非線形関数を利用して良い。線
形和出力ベクトル生成装置２は、入力データ行列Ｘ０
に前記追加列ベクトルｈ１・・・ｈｍ を加えた行列Ｘ
ｍ ＝［Ｘ０ ｈ１・・・ｈｍ ］から重み係数ベクト
ルｗ０ ＝（ＸｍＴＸｍ ）−１ＸｍＴを計算し、さら
に重み付き線形和ｙ＝Ｘｍ ｗ０ を計算してその値を
出力する。重み係数記憶装置３は、前述した追加列ベク
トル生成装置１および線形和出力ベクトル生成装置２の
計算に必要なすべての重み係数ｗ１・・・ｗｍ ，ｗ０
を記憶しておく。角度余弦２乗関数微分装置４は、入
力データ行列Ｘ０ の列ベクトル空間の直交補空間への
射影行列Ｐ１ を単位行列ＩとＸ０ とからＰ１ ＝Ｉ
−Ｘ０ （Ｘ０ＴＸ０ ）−１Ｘ０Ｔにより計算し、追
加列ベクトルｈ１ の射影ベクトルＰ１ ｈ１ と出力
データ行列の列ベクトルｚとの角度ａ１ の余弦を２乗
した関数 ＣＯＳ２ ａ１ ＝（ｚＴ Ｐ１ｈ１ ）２
／（ｚＴ ｚ）（ｈ１ＴＰ１ ｈ１ ）の前述した重
み係数ｗ１ の各成分に関する偏微分を計算し、それら
偏微分値を出力する。また、同様にして入力データ行列
Ｘに追加列ベクトルを加えて拡張した入力データ行列Ｘ
ｉ−１ の列ベクトル空間の直交補空間への射影行列Ｐ
ｉ を単位行列ＩとＸｉ−１ とからＰｉ ＝Ｉ−Ｘｉ
−１ （Ｘｉ−１ＴＸｉ−１ ）−１Ｘｉ−１Ｔにより
計算し、追加ベクトルｈｉ の射影ベクトルＰｉ ｈｉ
と出力データ行列の列ベクトルｚとの角度ａｉ の余
弦を２乗した関数 ＣＯＳ２ ａ１ ＝（ｚＴ Ｐｉ
ｈｉ ）２ ／（ｚＴ ｚ）（ｈｉＴＰｉ ｈｉ ）の
重み係数ｗｉ の各成分に関する偏微分を計算し、それ
ら偏微分値を出力する。なお、（ｚＴ ｚ）を定数とみ
なして ＣＯＳ２ ａｉ の計算式から除外しても構わ
ない。重み係数加減算装置５は、前述した角度余弦２乗
関数微分装置４の偏微分値出力値に比例する量を当該重
み係数に加算する。例えばｎ＝３の場合、図２に示すよ
うに追加列ベクトル生成装置１において上記方法により
ｘ０ ，ｘ１ ，ｘ２ ，ｘ３ からｈ１ を生成し、
次にｘ０ ，ｘ１ ，ｘ２ ，ｘ３ ｈ１ からｈ２
を生成し、最後に線形和出力ベクトル生成装置２におい
てｘ０ ，ｘ１ ，ｘ２ ，ｘ３ ｈ１ ，ｈ２ から
ｙを生成する。ｙはｚに対して近似的に等しい。なお、
この場合、ｈの数を２としたが、実際には何個でよく、
多ければ多いほどｙとｚとの誤差を小さくできる。
例による構成およびその動作を図１を用いて説明する。 図１において、追加列ベクトル生成装置１は、行列演算
ｙ１ ＝Ｘ０ｗ１ を行ってｘ０・・・ｘｎ に重み係
数ｗ１ を掛けた線形和ｙ１ を計算し、ｙ１ を非線
形変換してｈ１ ＝ｆ（ｙ１ ）を出力する。次に入力
データ行列Ｘ０ をＸ１ ＝［Ｘｈ１ ］に拡張してｙ
２ ＝Ｘ１ ｗ２ を計算し、さらにｈ２ ＝ｆ（ｙ２
）を計算してｈ２ を出力する。以後、同様にして入
力データ行列を拡張してＸｉ−１ ＝［Ｘ０ｈ１・・・
ｈｉ−１］とし、ｙｉ ＝Ｘｉ−１ ｗｉ を計算し、
ｈｉ ＝ｆ（ｙｉ ）を計算してｈｉ を出力する。非
線形変換としては任意の非線形関数を利用して良い。線
形和出力ベクトル生成装置２は、入力データ行列Ｘ０
に前記追加列ベクトルｈ１・・・ｈｍ を加えた行列Ｘ
ｍ ＝［Ｘ０ ｈ１・・・ｈｍ ］から重み係数ベクト
ルｗ０ ＝（ＸｍＴＸｍ ）−１ＸｍＴを計算し、さら
に重み付き線形和ｙ＝Ｘｍ ｗ０ を計算してその値を
出力する。重み係数記憶装置３は、前述した追加列ベク
トル生成装置１および線形和出力ベクトル生成装置２の
計算に必要なすべての重み係数ｗ１・・・ｗｍ ，ｗ０
を記憶しておく。角度余弦２乗関数微分装置４は、入
力データ行列Ｘ０ の列ベクトル空間の直交補空間への
射影行列Ｐ１ を単位行列ＩとＸ０ とからＰ１ ＝Ｉ
−Ｘ０ （Ｘ０ＴＸ０ ）−１Ｘ０Ｔにより計算し、追
加列ベクトルｈ１ の射影ベクトルＰ１ ｈ１ と出力
データ行列の列ベクトルｚとの角度ａ１ の余弦を２乗
した関数 ＣＯＳ２ ａ１ ＝（ｚＴ Ｐ１ｈ１ ）２
／（ｚＴ ｚ）（ｈ１ＴＰ１ ｈ１ ）の前述した重
み係数ｗ１ の各成分に関する偏微分を計算し、それら
偏微分値を出力する。また、同様にして入力データ行列
Ｘに追加列ベクトルを加えて拡張した入力データ行列Ｘ
ｉ−１ の列ベクトル空間の直交補空間への射影行列Ｐ
ｉ を単位行列ＩとＸｉ−１ とからＰｉ ＝Ｉ−Ｘｉ
−１ （Ｘｉ−１ＴＸｉ−１ ）−１Ｘｉ−１Ｔにより
計算し、追加ベクトルｈｉ の射影ベクトルＰｉ ｈｉ
と出力データ行列の列ベクトルｚとの角度ａｉ の余
弦を２乗した関数 ＣＯＳ２ ａ１ ＝（ｚＴ Ｐｉ
ｈｉ ）２ ／（ｚＴ ｚ）（ｈｉＴＰｉ ｈｉ ）の
重み係数ｗｉ の各成分に関する偏微分を計算し、それ
ら偏微分値を出力する。なお、（ｚＴ ｚ）を定数とみ
なして ＣＯＳ２ ａｉ の計算式から除外しても構わ
ない。重み係数加減算装置５は、前述した角度余弦２乗
関数微分装置４の偏微分値出力値に比例する量を当該重
み係数に加算する。例えばｎ＝３の場合、図２に示すよ
うに追加列ベクトル生成装置１において上記方法により
ｘ０ ，ｘ１ ，ｘ２ ，ｘ３ からｈ１ を生成し、
次にｘ０ ，ｘ１ ，ｘ２ ，ｘ３ ｈ１ からｈ２
を生成し、最後に線形和出力ベクトル生成装置２におい
てｘ０ ，ｘ１ ，ｘ２ ，ｘ３ ｈ１ ，ｈ２ から
ｙを生成する。ｙはｚに対して近似的に等しい。なお、
この場合、ｈの数を２としたが、実際には何個でよく、
多ければ多いほどｙとｚとの誤差を小さくできる。
【００１０】このように構成されるデータ変換装置によ
れば、各追加列ベクトルはそれ以前に追加されたベクト
ルをも合成に利用しているので、追加列ベクトルの生成
可能な範囲が広く、より適切な追加列ベクトルを生成で
きる。また、出力ベクトルの合成においても、追加列ベ
クトルからなる行列のみならず入力データ行列をも利用
している。また、角度余弦２乗関数微分装置４は行列全
体の持つ情報を用いて最終出力ｙが目的とする出力ベク
トルｚに最も近い値となるように各重み係数を調整して
各列ベクトルｈを最適化する。
れば、各追加列ベクトルはそれ以前に追加されたベクト
ルをも合成に利用しているので、追加列ベクトルの生成
可能な範囲が広く、より適切な追加列ベクトルを生成で
きる。また、出力ベクトルの合成においても、追加列ベ
クトルからなる行列のみならず入力データ行列をも利用
している。また、角度余弦２乗関数微分装置４は行列全
体の持つ情報を用いて最終出力ｙが目的とする出力ベク
トルｚに最も近い値となるように各重み係数を調整して
各列ベクトルｈを最適化する。
【００１１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
与えられた入力データ行列から効率よく追加列ベクトル
を生成するとともに入力データ行列と追加列ベクトルの
行列とから目的とする出力ベクトルを効率よく自動的に
生成することができるので、処理ルールが明確でない入
出力データのみが与えられたパターン認識処理などの情
報処理の効率を向上させることができるという極めて優
れた効果が得られる。
与えられた入力データ行列から効率よく追加列ベクトル
を生成するとともに入力データ行列と追加列ベクトルの
行列とから目的とする出力ベクトルを効率よく自動的に
生成することができるので、処理ルールが明確でない入
出力データのみが与えられたパターン認識処理などの情
報処理の効率を向上させることができるという極めて優
れた効果が得られる。
【図１】本発明によるデータ変換装置の一実施例による
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】データ変換装置のにおける各列ベクトルの変換
過程を示す模式図である。
過程を示す模式図である。
１ 追加列ベクトル生成装置
２ 線形和出力ベクトル生成装置３ 重み
係数記憶装置 ４ 角度余弦２乗関数微分装置 ５ 重み係数加減算装置
係数記憶装置 ４ 角度余弦２乗関数微分装置 ５ 重み係数加減算装置
Claims (1)
- 【請求項１】 与えられた入力データ行列を任意の目
標出力データ行列に変換するデータ変換装置において、
入力データ行列の各列ベクトルに重み係数をかけて線形
和をとって合成ベクトルを生成し、この合成ベクトルを
非線形変換して新たな追加列ベクトルを生成する追加列
ベクトル生成装置と、入力データ行列の各列ベクトルと
前記追加列ベクトルに重み係数をかけて線形和をとって
最終出力ベクトルを生成する線形和出力ベクトル生成装
置と、それらの重み係数を記憶する重み係数記憶装置と
、１つの追加列ベクトルを選び、それ以外の追加列ベク
トルと入力データ行列の列ベクトルとが張るベクトル空
間の直交補空間への射影行列を計算し、その追加列ベク
トルに射影行列を掛けて得られる射影ベクトルと目標出
力データ行列の列ベクトルとの角度の余弦を２乗した関
数の前記重み係数に関する微分を計算する角度余弦２乗
関数微分装置と、この微分値に比例した量を前記重み係
数に加える重み係数加減算装置と、を備えたことを特徴
とするデータ変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3067796A JP2912933B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | データ変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3067796A JP2912933B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | データ変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280386A true JPH04280386A (ja) | 1992-10-06 |
| JP2912933B2 JP2912933B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=13355275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3067796A Expired - Fee Related JP2912933B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | データ変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2912933B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07219919A (ja) * | 1994-01-28 | 1995-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 数値演算処理装置 |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP3067796A patent/JP2912933B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07219919A (ja) * | 1994-01-28 | 1995-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 数値演算処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2912933B2 (ja) | 1999-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |