JPS63123221A - Min/max回路 - Google Patents

Min/max回路

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JPS63123221A
JPS63123221A JP61268567A JP26856786A JPS63123221A JP S63123221 A JPS63123221 A JP S63123221A JP 61268567 A JP61268567 A JP 61268567A JP 26856786 A JP26856786 A JP 26856786A JP S63123221 A JPS63123221 A JP S63123221A
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circuit
max
fuzzy
input
transistor
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JP61268567A
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Retsu Yamakawa
烈 山川
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Omron Tateisi Electronics Co
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 MIN回路はコンパレータとコンペンセータとからなり
、MAX回路も同じようにコンパレータとコンペンセー
タとから構成される。このようなMIN回路とMAX回
路とをカスケードに接続すると1両回路のコンペンセー
タを省略することができる(第1図、第2図、第9図か
ら第11図を参照)。
発明の背景 この発明は、MIN回路とMAX回路がカスケードに接
続されたMI N/MAX回路に関する。このMI N
/MAX回路はファジィ推論エンジンにおいて好適に用
いられる。
偉人な人間の頭脳は、ストアされたプログラムの概念、
プール代数および安定な動作を行なうバイナリイ・ハー
ドウェアを調和させることによってディジタル・コンピ
ュータを創作した。その連続的な動作によって、深い論
理の展開、データの深い処理等が可能となった。ディジ
タル・コンピュータはその安定な動作によって信頼性が
高く、ディジタル争コンピュータ・システムは益々巨大
化しつつある。プログラムが人間のメンタルなレベルの
情報を含んでいない限り、ディジタル・コンピュータは
任意のプログラムが可能であり、この点でそれは汎用機
械とさえ呼ばれる。
ディジタル・コンピューターシステムの実現によって人
間の生活9社会が大きく変貌しつつある。
もう1つの偉人な人間の頭脳は1人間が何をどのように
考え、相互にいかにコミュニケートするかについて考察
し、非常に重要な概念「ファジネス」を創出した。L、
A、Zadchがファジィ集合の概念を提唱したのが1
985年である。それ以来ファジィの理論的検討は数多
くの論文で行なわれているが、その応用の報告はまだ少
なく、それもバイナリイ・ディジタル・コンピュータの
助けを借りてのみ行なわれているのが実情である。
ファジィの研究において9人間の知識は、専門家のノウ
ハウのように言語情報で総括されるべき蓄積された経験
に基づくものである。ということが強調されている。こ
の言語情報は、一般にあいまいさ、漠然性、不確実性、
不完全性または不正確さを具備し、メンバーシップ関数
によって特徴づけられる。メンバーシップの大きさは0
.0〜1.0までの間の領域の数値によって表わされ、
この範囲内で変化する。
言語情報がディジタル・コンピュータによって取扱われ
る場合には、メンバーシップの大きさく値)はパイナリ
イφコードによって表わされる。このバイナリイ・コー
ドで表わされた値はバイナリイ電子回路において、スト
アされたプログラムにしたがって、繰返し何度も何度も
、ストアされ、転送され、そして演算される。したがっ
て、ディジタル・システムによってファジィ情報を処理
するためには長い時間がかかるという問題がある。さら
に、バイナリイ・コード化された値は信じられない程多
くのストアのためのおよび演算のためのディバイスを必
要とする。ディジタル・コンピュータは上述のように汎
用機械ではあるが、ファジィ情報をリアル・タイムで処
理“するためには必ずしも最適なものではない。ここに
ファジィ情報を効率的にかつ高速で処理できる他のタイ
プの機械の探求が要請されている。
発明の概要 この発明は、ファジィ情報の処理に適したハードウェア
争システム、すなわち「ファジィφコンピュータ」と呼
ばれる新しいシステムにおいて必須のファジィ推論エン
ジンにとくに好適に用いられるM (N/MAX回路を
提供することにある。
この発明によるMI N/MAX回路は、制御端子に入
力がそれぞれ与えられ、かつキャリア注入端子が共通に
結合されて出力端子となる複数の3端子制御素子が、最
も小さい入力が与えられた3端子制御素子が導通状態と
なるように接続されてなるMIN演算のためのコンパレ
ータと、制御端子に入力がそれぞれ与えられ、かつキャ
リア注入端子が共通に結合されて出力端子となる複数の
3端子制御素子が、最も大きい入力が与えられた3端子
制御素子が導通状態となるように接続されてなるMAX
演算のためのコンパレータとがカスケードに接続されて
なることを特徴とする。
MI N/MAX回路は、MIN回路を前段にMAX回
路を後段に接続した回路、およびMAX回路を前段にM
IN回路を後段に接続した回路の両方を含む。
上記3端子制御素子の代表的なものとしてはトランジス
タがあり、これにはバイポーラ・トランジスタのみなら
ずMOS  FET等も含む。制御端子はベースやゲー
ト、キャリア注入端子はエミッタやソースに該当する。
MIN回路は上記のMIN演算のためのコンパレータと
このコンパレータにおける電圧シフト(たとえばエミッ
ターベース間の電圧降下vEBなど)を補償するための
コンペンセータとから構成される。同じようにMAX回
路は上記のMAX演算のためのコンパレータとこのコン
パレータにおける電圧シフトを補償するためのコンベン
セータとから構成される。MIN回路のコンペンセータ
とMAX回路のコンベンセータとは互いに逆方向の電圧
シフトを補償するものなので、MIN回路とMAX回路
とをカスケードに接続した場合には、これらのコンペン
セータを省略することができる。このようにして、この
発明によるMIN/MAX回路は、コンペンセータを構
成するための素子が不要となり2回路構成が簡素となる
とともに、使用するトランジスタ等の素子を節約するこ
とができるようになる。
実施例の記載において詳しく述べるように。
ファジィーコンビ二一夕の一要素であるファジィ推論エ
ンジンの演算にはMIN演算やMAX演算が用いられる
ことが多い。これらの演算を実行するハードウェア・シ
ステムを構築する場合にMIN回路やMAX回路が必要
となり、これらの回路はカスケードに接続される場合も
ある。そのとき、この発明を適用するとファジィ推論エ
ンジンの構成を簡素化することができるようになるので
、この発明はファジィ赤コンピュータの構築のためにき
わめて有用に用いられる。
実施例の説明 1、ファジィ推論 人間の経験則を最も単純化して。
「もしXがAならば、yはBである」 (If’ x  is A、  then y  is
 B)という金属で表現することができる。ここで。
「もしXがAならば」は前件部(antcccdcnt
)。
「yはBである」は後件部(consequent)と
呼ばれる。AやBが、「背が高い」 「渾名いた人」。
「正の小さな値」等のあいまいな言語情報であるならば
、これらは上述したようにファジィ・メンバーシップ関
数によって特徴づけることが可能である。すなわち、A
、Bはファジィ集合である(後述する具体的な回路の説
明では、A、B等はファジィ・メンバーシップ関数、ま
たはファジィ・メンバーシップ関数を表わす電圧分布を
示す)。
上記の金属は簡単に x+wA  → y−B と表現される。
人間は、前件部および後件部にファジィ表現苓含む推論
をしばしば行なう。このクイブの推論は古典的なプール
論理を用いては満足に実行し得ない。
次のような形式の推論を考える。
インプリケーション(implicatlon) :x
 −A −* y −B プレミス(prcaisc) ニ −A− 結論(eonclusion) : y″B゛この推論
の形式、すなわちインプリケーションが存在するときに
、与えられたプレミスから結論を推論することを「−膜
化されたモーダス・ポネンス(generalized
 modus ponens) Jという。インプリケ
ーションは大前提、プレミスは小前提または前提とも呼
ばれる。
次のように、多数のインプリケーション舎ルールが存在
することもある。
インプリケーション1: X”A−*yssBelseまたはandインプリケー
ション2: x−A  −+ym13   elseまたはandイ
ンプリケーションr: X冒A →y■B「 ブ レミスニー 結  論:  ym B + 多数のインプリケーションはelse (さもなければ
)またはand (かつ)で連結されている。
さらに次の形式の推論もある。
インプリケーション :  x−A  → y−Bブ 
   し    ミ    ス   :    ysm
  B −結           論  :x−A−
この推論形式は,−膜化されたモーダス・トレンス(m
odus tollens)と呼ばれている。
ファジィ・コンピュータは,基本的には上述のインプリ
ケーションQルールをストアするファジィ・メモリと、
モーダス・ポネンスのファジィ推論を実行するファジィ
推論エンジンとから構成される。
モーダス・ポネンスのファジィ推論をさらに分析してみ
よう。
「AからBへのファジィ関係(fuzzy relat
ionf’rom A  to B) Jという概念を
考え、これをRABと表わす(以下、単にRと略す)。
一般に A−(a 、a 、・・・、a 、・・・l a )1
2     1      ■ B−(b  、b  、 ・・・、b9.・・・、b 
 112     J      n としたとき、AからBへのファジィ関係Rはで表わされ
、る。
このファジィ関係を表わす演算は種々提案されている。
詳しくはMasaharu MizuIIloto a
nd Ilans−Jurgen ZlamerfIl
ann、 −Comparison of’ Fuzz
yReasoning Methods、” Fuzz
y 5ets and SystemsVol、8. 
No、3. pp、253−283. (1982)を
参照。
既に提案された代表的なファジィ関係には次のようなも
のがある。
r tj”” a tΔbj       MIN演算
規則r  −(a  Ab−)V(1−a、)  MA
X規則Ij    i   J r  −1△(1a r Ab J )   算術規則
+j 第(1)式によって表わされたMIN演算規則が最もよ
く知られており、産業的な応用においてその有効性も証
明されているので、この実施例では第(1)式の演算規
則を採用する。しかしながら。
他の多くの演算規則も適用可能であるのはいうまでもな
い。
上述したように1つのインプリケーション・ルール(x
−A−ey−B)に対して、ブレミス(x”A’)が与
えられたときに、これらから結論(Y −B ’)を推
論する場合の「推論合成規則(composltlon
al rule of’ Inl’erence)Jは
、ファジィ関係Rを用いて次のように表わされる。
B”−A−+eR =   [a   ’、   a  2’、−、a、’
、−,a   ’コ1              m 上式における*の演算にも種々の演算が提案されている
。たとえばM I N/MAX演算2代数積/MAX演
算を用いるもの等々である。この実施例では、最もよく
使用されているM I N/MAX演算を*の演算とし
て用いる。
したがって、推論合成規則による結論す、は。
本演算としてM I N/MAX演算を用い、ファジィ
関係として第(1)式を用いると2次のように表わされ
る。
b、’−(a  “△r  、)v(a2゛△r2j)
■・・・J     l   lJ v (B1°△r1j)■・・・v(affi′△r 
、j)第(2)式、第(3)式または第(4)式の演算
は1述したようにファジィ・コンビ三−夕の主要部であ
るファジィ推論エンジンによって実行される。
これらの式から、ファジィ推論エンジンは、主蟹にMI
N回路およびMAX回路によって構成されることが理解
されよう。
したがって、ファジィ推論エンジンの構成について述べ
る前に、MIN回路、MAN回路およびその他の基本回
路について説明する。メンバーシップ関数の値(グレー
ド)を示すアナログ電気信号としては電圧信号および電
流信号があるが。
以下ではQ jEモモ−ドで動作する回路を例にとって
議論をすすめる。
2、MIN回路、MAX回路およびその他の基本回路 (1) M I N回路、MAX回路 バイポーラ・トランジスタを使用して構成したn入力1
出力のMIN回路の一例が第1図(A)に示されている
。入力電圧をX t 、 X 2 、・・・。
xn、出力電圧を2とすると、この回路はZ−AXlの
演算を行なう。すなわち、最も小さい入力電圧に等しい
出力電圧を発生する。
このMIN回路はコンパレータ(比較回路)とコンベン
セータ(補償回路)とから構成されている。コンパレー
タは、相互にエミッタが結合されたn個のP N P 
l−ランジスタQ  、Q  、Qll   12  
13 ・−・”Inと、これらのトランジスタを駆動する電流
源としてのトランジスタQ1とから構成されている。入
力電圧X  −X  はトランジスタQ11〜n Qlnのベースにそれぞれ与えられる。トランジスタQ
1のベースには、このトランジスタQlに所定の一定電
流工、が流れるように基準電圧φ1が印加される。トラ
ンジスタQ1□〜QInのうち最も低い入力端子(V 
 とする)がそのベースに与l1In えられたものが導通状態となるので、他のトランジスタ
はカットオフ状態となる。したがってエミッタにはこの
入力電圧V  に導通状態となっm1口 たトランジスタのエミッタ/ベース電圧をVEBを加え
た電圧、すなわちV  +V、B−[F]x1+1n ■ が現われる(VEBは0.7v程度)′。2つの入
B 力電圧が等しい値でかつ他の入力電圧よりも低い場合に
は、この2つの入力電圧が入力したトランジスタに■1
/2ずつの電流が流れるので、同じ結果になる。3つ以
上の入力電圧が等しくかつ他の入力端子よりも低い場合
にも同じである。
コンベンセータは、コンパレータの出力にMIN演算誤
差として現われる電圧VEBを補償するものである。こ
のコンベンセータは、NPNトランジスタQ と、この
トランジスタQ2を電流駆動するために電流源として働
くトランジスタQ3とから構成されている。トランジス
タQ3のベースには、一定電流I2を流すために必要な
電圧φ2が印加されている。トランジスタQ2のエミッ
タがこのMIN回路の出力端子に接続されている。コン
パレータの出力電圧からトランジスタQ2のベース/エ
ミッタ電圧VBEが減算される結果、出力電圧2はG 
X sを表わすことになる。
電流源として働くトランジスタQ  、Q  は抵抗に
置きかえることもできる。また、エミッタが電源■cc
に接続された1つのPNP )ランジスタを新たに設け
、このトランジスタとトランジスタQ1とで電流ミラー
を構成する。そして、新たに設けたトランジスタに直列
に接続された抵抗を調整することによって所望の電流1
1を流すようにすることもできる。
第1図(B)は改良されたMIN回路を示している。こ
の回路において第1図(A)に示すものと同一物には同
一符号が付けられている。
第1図(A)のMIN回路において、トランジスタQ1
、〜Q1nのV。Bを、これらは必ずしも同じ値とは限
らないが、トランジスタQ11をその代表と考え仮にV
  とする。トランジスタQ2のBI ■ をV  とする。コンベンセータによってBE  
 BE2 MIN演算におけるエラーが完全に補償されるのはV 
 −■  のときである。すなわち、トラビBi   
BE2 ンジスタQ1、〜Q1nおよびQ2が全く同一のVEB
−IE (または■BE−IE)特性をもっているとす
れば、I  ” I 2のときエラーは0になる。第1
図(A)の回路でI  ” I 2とするためには電圧
φ 、φ2を調整しなければならない。
■ 第1図(B)の改良された回路において、トランジスタ
Q2に直列にトランジスタQ4を設け、このトランジス
タQ4とトランジスタQ1とで電流ミラーを構成する。
トランジスタQ2に一定電流I2を流せば、トランジス
タQlにも1l−I2−となる電流11が流れることに
なり、電圧φ1゜φ2の調整は不要となる。さらに、電
流源としてのトランジスタQ3と電流ミラーを構成する
トランジスタQ5を設け、このトランジスタQ5をIo
の電流源で駆動すれば、常にI2−Ioとなる。すなわ
ち、電源電圧V、−VEEの変動に関C 係なく常に一定の電流を流すことができ、電源電圧変動
にきわめて強い回路となる。他のMIN回路の電流源と
してのトランジスタQ6もまた。トランジスタQ5と電
流ミラーを形成させることによって、1つの電流源IO
で駆動することが可能となる。
もっとも、この改良はきわめて厳密な演算を考慮した場
合にH効となるが、後にコンドロールドMI N−MA
X回路で述べるように、電流11と12が異なっていて
も実用上は聞届とならない。
第2゛図はM A X回路の一例を示している。このM
AX回路もまたコンパレータとコンペンセータとから構
成されている。コンパレータは、入力電圧X  、X 
 、・・・、X によってベース制御され12    
     n かつエミッタが相互に結合されたNPNトランジスタQ
  、Q  、・・・、Q2nと、これらのトランジス
タを電流駆動するためのトランジスタQ7とから構成さ
れている。トランジスタQ21〜Q2nのうち最も高い
入力端子(これをV  とする)が与aX えられたトランジスタのみが導通状態となってエミッタ
にV   −V nEの電圧が現われる。この−laX ■ のエラーが、PNP)ランジスタQ9と電流E 源としてのトランジスタQ8とからなるコンベンセータ
によって補償される結果、出力端子にはV   =’/
、x  の出力電圧2が得られる。このff1aX  
   に   n MAX回路もまた、第1図(B)に示した考え方にした
がって改良することが可能であるのはいうまでもない。
これらのMIN回路、MAX回路において、入力端子X
  −X sはファジィ真理値(メンバーシップ関数の
多値【グレード))を表わしている。ファジィ真理値は
0から1までの連続的な値[0,1]をとる。これに対
応して入力電圧は。
たとえば[OV、5V]に設定される。
上述のMIN回路、MAX回路のコンパレータにおける
すべてのトランジスタはエミッタにおいて相互に結合し
ているので、この回路をエミッタ・カップルド・ファジ
ィ゛・ロジック・ゲート(ECFLゲート)と名づける
上述のMIN回路、MAX回路は、電流源(トランジス
タQ  、Q  、Q  、QB)によつ、て駆動され
る2つのエミッタ・フロアのカスケード接続であると考
えることができる。したがって、これらは非常に高い入
力インピーダンスおよび非常に低い出力インピーダンス
を示す。この事実は。
これらの回路が外部ノイズや信号のクロス・トークに強
いことを示し、後段に多くの回路を接続することができ
ることを意味している。
また、上述のMIN回路、MAX回路は電流源によって
駆動されるので各トランジスタでの飽和は生じない。す
なわちベース領域における小数キャリアの蓄積効果は起
こらない。したがって。
これらの回路は非常に速い演算速度を示す。実験による
と応答速度は10nsec以下であった。
さらに、上述の回路の入力端子の1またはいくつかをオ
ーブンにしても9回路全体の入/出力静特性は影響を受
けない。このことは、大規模システムを構築するために
非常に重要である。
さらに上述の回路において、PNP、NPNトランジス
タをpチャネル、nチャネルMOSFETにそれぞれ置
きかえることも可能である。
以上のことは、上述のMEN回路、MAX回路のみなら
ず、以下に述べるすべての回路にあてはまる。
(2) M I N回路、MAX回路の分類法に、MI
N回路、MAX回路の発展形を考察するとともに、ファ
ジィ推論エンジンを構成する回路の説明の便宜のために
、これらをいくつかの形態に分類しておく。
第1図に示すMIN回路において、2つの入力X  、
X  のみを考えるために他の入力のためのトランジス
タQ13〜Q1nを省略する。また入力x1.x2をそ
れぞれX、yと置く。するとこのMIN回路はZ”XA
yの演算を行なう2入力1出力のMIN回路となる。こ
のような2入力1出力のMIN回路をn個用意すると、
第3図(A)に示すように、  2n入力(x  、x
2. ・。
xo、yl、y2.・・・、y)n出力(zl。
Z2+・・・、2  )のMIN回路となる。この回路
において、対応する入力X とyIとによって■ 1つの出力2 がZ  −X  A)’、として得られ
る。したがって、このタイプのMIN回路はコレスポン
ディングMIN回路(略してC−MINという)と呼ぶ
ことにする。同じようにして。
zl−xlvyl (i −1〜n)のMAX演算を行
なう2n入力n出力のMAX[i路をコレスボンディン
グMAX回路(略してC−MAXという)と呼ぶ。
C−MIN、C−MAXは、第3図(B)に示されるよ
うに記号化される。バスの記号と同じような肉太の矢印
はn本の信号ラインを表わしている。この矢印の内部に
記入されたnは信号ライン数を示す。ファジィ・メンバ
ーシップ関数X。
Yのn個の多値が各信号ライン上に分布した電圧として
表わされる。したがって、C−MIN。
C−MAXは2つのメンバーシップ関数x、yのMIN
演算、MAX演算をそれぞれ行なうための回路であると
いうことができる。演算により生成されたメンバーシッ
プ関数2のn個の多値を表わす電圧もまたn本の信号ラ
イン上に分布として現われる。
上述のC−MIN、C−MAXとは対照的に。
第1図、第2図に示したn入力1出力のMIN回路、M
AX回路は、n個の入力信号のアンサンプル演算結果を
出力するので、アンサンプルMIN回路、アンサンプル
MAX回路(略してE−MIN、E−MAXという)と
呼ぶ。これらの回路は、第4図(A)に示すように簡単
化して示され、また第4図(B)のように記号化される
さらに、もう1つの特殊なMIN回路を提案しておく。
それは、上述した「AからBへのファジィ関係」を実行
するデカルト積(または直積)MIN回路(Carto
slan product MIN clrcuit:
略してCP−MINという)である。第(1)式で示し
たように、この実施例ではファジィ関係を表す演算とし
てMIN演算規則を採用している。
このCP−MINは。
A−ta、、a2.−、a  、−、a  11   
       ta B−(b、b、・・・、b、、・・・、b  11  
2     J     n を入力として、ファジィ関係 R−[r、r、・・・、「、、・・・、rコ1  2 
   3     n r 1:、 ”” a + A b jを出力する回路
である。
CP−MINの記号が第5図(A)に、単純化した回路
が第5図(B)にそれぞれ示されている。そして、第5
図(B)にa、b、およびrsjのライ1コ ンの交叉として記号化された回路の具体例が第6図に示
されている。第6図の回路は、第1図のMIN回路のト
ランジスタQ13〜Q1nG省略して2入力に変形され
たMIN回路である。第6図において第1図に示すもの
と同一物に同一符号が付けられている。
(3)トランケーション回路 トランケージジン回路は、第7図に示すように2入力す
るメンバーシップ関数Xをある値aで裁断するもので、
この裁断結果得られるメンバーシップ関数X゛を出力す
る。この回路は、後に示すように、MIN、MAX演算
を用いたファジィ推論エンジンを構築するために使用さ
れる。トランケーション回路は、n個の入力、1個のト
ランケーティング入力aおよびn個の出力をもつ。
トランケーション回路の具体例が第8図に示されている
。ファジィ・メンバーシップ関数Xを表わすn個の入力
はXl、X2+ ・・・、X で、トランケートされた
出力ファジィφメンバーシップ関数X゛はx’、’、・
・・、X  °でそれぞれ表わさ1  x2     
n れている。この回路は、2人カー出力のMIN回路をn
個並列に設け(すなわちC−MIN)、かつ各MINの
一方の入力を相互に接続してトランケーティング入力a
としたものということができる。また、トランケータと
コンベンセータとから構成されているということもでき
る。
(4)MI N/MAX回路 MIN回路とMAX回路のカスケード接続は。
後述するファジィ推論エンジンの構築のためによく用い
られる。第9図はこのようなカスケード接続の例を示し
ている。第9図(A)において1m入力のE−MINと
n入力のE−MIHの出力側が2入力のMAX回路の入
力側に接続されている。
第9図(I3)には1m入力のE−MAXとn入力のE
−MAXの後段に2入力MIN回路が接続された回路が
示されている。NIN回路とMAX回路のカスケード接
続の例はこれらに限られるものではなく、C−MINと
E−MAXとのカスケード接続、複数の並列に設けられ
たE−MINとE−MAXとの接続等々が考えられる。
第1図(A)および第2図に示した具体的なMIN回路
、MAX回路を利用して、第9図(A)に示す回路を具
体化したものが第1O図に示されている。一方のE−M
INおよびMAX回路の構成素子の符号としては第1図
(A)および第2図に示すものが採用されている。ただ
し、トランジスタQ にはQl−符号が付けられている
。また、他n 方のE−MIHにおいては一方のE−MINの対応する
素子の符号にダッシュを付けである。トランジスタQ1
01に対応するトランジスタには符号Q °が付けられ
ている。
n 第10図において、EMINのコンペンセータ(トラン
ジスタQ2)は、前述したように、前段のコンパレータ
のエミッタ接合における正の電圧シフトを補償するもの
である。また、2入力MAX回路におけるコンベンセー
タ(トランジスタQ9)は前段のコンパレータのエミッ
タ接合における負の電圧シフトを補償するものである。
E−MINのコンベンセータとMAX回路のコンベンセ
ータとは互いに逆方向の電圧シフトを補償しているから
、これらのコンベンセータを省略しても、最終出力2の
値に変化はない。
この考え方にしたがって2両コンペンセータを省略する
ことによって構成した回路が第11図に示されている。
第1O図の回路との比較によって、第11図の回路はき
わめて簡素化されていることが理解できよう。これによ
って、トランジスタを節約し、動作速度を高速化し、電
力消費を低減させることができる。このコンペンセータ
省略技術は。
MAX回路とMIN回路のカスケード接続またはトラン
ケーション回路とMAX回路のカスケード接続にも6効
に使用できるのはいうまでもない。
(5)コンドロールドMI N−MAX回路コンドロー
ルドMIN−MAX回路は、制御入力に応じてMIN回
路またはMAX回路として働く回路であり、その−例が
第12図に示されている。この回路は、2つの信号入力
x、y、1つの制御入力Cおよび1つの出力2をもつ。
第12図の回路は、第11図のMI N−MAX回路に
おけるE−MINのトランジスタQ12〜Q1゜Q °
〜Q ゛を省略することによって構成され21n る。そして、トランジスタQ  、Q  ’のベースに
信号入力X+Vがそれぞれ与えられている。
さらに、トランジスタQ とQ ゛のエミッタ間に、制
御入力Cによって制御されるアナログ・スイッチが接続
されている。このアナログ・スイッチは並列に接続され
た1対のnチャネルおよびpチャネルMO3FET  
Q  およびQ32から構成されており、FETQ3.
のゲートには制御入力Cが直接に、FET Q32のゲ
ートには制御入力Cがインバータで反転されてそれぞれ
与えられる。
制御入力Cはバイナリイ値、すなわちHレベル(たとえ
ば5V)およびLレベル(たとえばOV)をとる。制御
入力CがLレベルの場合にはアナログ・スイッチはオフ
となる。この場合には第12図の回路は、まさに第11
図の回路からトランジスタQ−Q、Q’〜Q °を除去
した12  1m   12    in 回路と同じになるから、2−(△x) V (△y)”
xvyの出力が得られ(△X、△yはx、yに等しく、
演算としては意味をもたないが第11図とのアナロジイ
上このように表現した)MAX回路として働く。制御入
力CがHレベルの場合には、アナログ争スイ・ソチがオ
ンとなりトランジスタQ  、Q  ’がコンパレータ
、トランジスタQ  、Q  のいずれか一方がコンベ
ンセータとして作用するので、MIN回路となる(第1
図(A)の回路と比較せよ)。このとき、2つの電流源
Q、Q、’が存在するので、トランジスタ■ Q  、Q  ’のうち導通状態となったトランジス夕
には両型流源Q、Q’からの加算電流が流れ1す る。このため、4通状態となったトランジスタのエミッ
タ接合における電圧シフトはやや大きくなり、コンベン
セータによる補償に若干のエラーが生じる。しかしなが
ら、このエラーは実用上は殆んど問題にならない。とい
うのは、トランジスタのvEB−IE特性はきわめて急
峻な立上りをもっているからである。実験によると、エ
ミッタ電流力5mAJ)ときV EBl;i 0.71
 V 、 l0IA(7)ときvEBは0.725Vで
あった。したがつて、エミッタ電流Inがたとえ2倍に
なったとしても”IEBには0.015Vの差しか現わ
れない。信号入力Xまたはyが0〜5Vの範囲で変化す
るとすると(ファジィ真理値θ〜1に対応) 、  0
.015Vは完全に無視できる値である。
3、ファジィ推論エンジン (1)基本的な推論エンジン 上述したモーダス・ボネンスのファジィ推論を実行する
ユニットであるファジィ推論エンジンについて述べる。
まず、インプリケーションの前件部に1つのファジィ命
題(上述した「もしXがAならば: x=AJ )のみ
を含む簡単な推論を実行する基本的な推論エンジンにつ
いて説明し1次により複雑な推論を実行する拡張された
ファジィ推論エンジン(拡張推論エンジン)について述
べる。
簡単な推論を実行する基本的なファジィ推論エンジンの
概念が第13図に示されている。この推論エンジンは、
上述したファジィ推論の合成規則に基づいて与えられた
ファジィ命題に対応するファジィ争メンバーシップ関数
A、BおよびA′を入力として、結論を表わすファジィ
・メンバーシップ関数B″を出力するものである。これ
らのファジィ・メンバーシップ関数A、B、A″および
B゛は、ファジィ集合の要素に対応するm本またはn本
の信号ライン上に分布したアナログ電圧によって具現化
される。
基本的なファジィ推論エンジンは、上述した第(2)式
、第(3)式または第(4)式の演算を実行する回路で
ある。第(2)、 (3)、 (4)式に対応して少な
くとも3種類のファジィ推論エンジンの構成が考えられ
るので、これらをタイプ[1]、 [2]、 [3]と
する。
(2)タイプ[1] タイプ[1]の基本的なファジィ推論エンジンは第(2
)式の演算を実行するものであり、第14図にそのブロ
ック図が示されている。m本の信号ライン上に分布した
ファジィ・メンバーシップ関数Aを表わす電圧入力とn
本の信号ライン上に分布したファジィ・メンバーシップ
関数Bを表わす電圧入力がCP−MINIIに与えられ
、ここでAからBへのファジィ関係kを表わすnXm個
の出力電圧信号(r、、j−1〜n)が得られる。n個
のC−MIN12が設けられており、各C−MIN12
にファジィ・メンバーシップ関数A′を表わす信号(m
個の電圧信号の集合)と上記のCP−MIN演算結果を
表わす信号r j(r jはn個の電圧を信号よりなる
)とがそれぞれ与えられる。各C−MIN12の出力は
a  Ar1j(i−1〜n)を表わすm個の電圧信号
よりなる。さらにn個のE−M A X 13が設けら
れており、各E−MAX13で入力するm個の電圧信号
のMAX演算が行なわれる。したがって、n個のE−M
AX13のn本の出力信号ライン上に分布したアナログ
電圧す、°の集合としての結論を表わすファジィ・メン
バーシップ関数B″を得ることができる。
C−MIN12とE−MAX13のカスケード接続にお
いて、上述したようにコンペンセータを省略することが
可能である。
(3)タイプ[2] タイプ[2]の基本的なファジィ推論エンジンは第(3
)式の演算を実行するものであり、第15図にそのブロ
ック図の一部が示されている。すべてのj(j””1〜
n)についてa1°△alAbj (i−1〜m)の演
算を実行する必要がある。このため、各jの値に対して
m個のE−MIN21が設けられ、各E−MIN21に
す、a’、a(im1〜m)の電圧信号が入力している
。合計nXm個のE−MINが必要である。各jの値に
対してm個のE−MIN21のm個の出力がE−MAX
22に送られる。n個のE−MAX回路22が設けられ
ており、各E−MAX22から出力電圧す、’(j−1
〜n)が得られる。
この回路においてもE−MIN21とE−MAX22と
のカスケード接続においてコンベンセータを省略するこ
とができる。
第16図は、第15図に示すブロック図のうち1つのす
、(具体的にはb1゛)を得るための具体的口路構成を
示している。E−MIN21およびE−MAX22にお
いて、第1図(A)および第2図に示すものと同゛−物
には同一符号が付けられているので。
その構成を容易に理解することができよう。E−MIN
21の電流源として働くトランジスタQ1と新たに設け
られたトランジスタQ33とによってマルチ出力電流ミ
ラーが構成されており、トランジスタQ は電流源■1
1によって駆動される。したかって、簡単な構成ですべ
てのE−MIN21が等しい電流で駆動されることにな
る。同じようにE−MAX22の電流源としてのトラン
ジスタQ7は新たに設けられたトランジスタQ34と電
流ミラーを構成しており、電流源112によって駆動さ
れる。
(4)タイプ[3] タイプ[3]の基本的なファジィ推論エンジンは第(4
)式の演算を実行するものであり、そのブロック図が第
17図に示されている。それぞれm本の信号ライン上に
分布したファジィ・メンバーシップ関数A、A−を表わ
す電圧がC−MAX31に与えられ、ここでat゛Δa
1 (iml〜m)のMIN演算が行なわれる。そのm
個の出力電圧はE−MAX32に入力する。このE−M
AX航    。
22の出力は、VaAa、を表わし、トランケーも・−
1 ティング入力aとしてトランケーション回路33に与え
られる。他方、トランケーション回路33にはn本の信
号ライン上に分布したファジィ・メンバーシップ関数B
を表わす電圧(b、、j−1〜コ n)が入力している。結局、トランケーション回路33
で第(4)式の演算が行なわれ、n本の出力ライン上に
分布したアナログ電圧す、°の果合としての結論B゛を
得ることができる。
このタイプ[3]のファジィ推論エンジンの具体的な電
子回路が第18図に示されている。これらの図において
、第1図(^)、第2図、第8図および第16図に示す
ものに対応する素子には同一符号が付けられている。C
−MIN31とE−MAX32のカスケード接続におい
てコンペンセータは省略されている。トランケーション
回路33は第8図に示すものと全く同じである。C−M
IN31のm個の電流源としてのトランジスタQ1は、
トランケーション回路33のトランジスタQ1とともに
トランジスタQ33とマルチ出力電流ミラーを構成して
いる。E−MAX32における電流源としてのトランジ
スタQ7は、トランケーション回路33のトランジスタ
Q とともにトランジスタQ34と7ルチ出力電流ミラ
ーを構成している。
タイプ[3]の推論エンジンは、他のタイプ[11およ
び[2]の推論エンジンに比べてその構成が非常に簡素
になっている。このタイプ[3]の推論エンジンは、ト
ランジスタQQ  を除くと。
3B’  34 (4m+5n+l)個のトランジスタによって構成され
る。モノリシックICの形ではなく。
個別部品のバイポーラ・トランジスタを用いた実験によ
って、 100nsec  (1O−7sec)ノ演算
速度が得られた。これは、この基本的な推論エンジンは
1秒間に実にto、ooo。000回のファジィ推論を
実現できることを意味している(10Mega FIP
S : PIPS =Fuzzy Inference
s Per 5econd)。
(5)拡張推論エンジン 次に示すように、インプリケーションの前件部に2つの
ファジィ命題を含む推論が必要となることがある。これ
が拡張ファジィ推論と呼ばれるものである。インプリケ
ーションの前件部は「かつ/または(andlor) 
Jによって結合されている。
「かつ(and)Jまたは「または(or)Jのいずれ
か一方が選択される。
インプリケーション: XがAでかつ/またはyがBなら ば、2はCである ( II’ x 1s A andlor y ls 
B、 then z is C)ブレミス:XはA゛で
かつ/またはyはBoである結  論:2はC′である
これは次のように記号で表現される インプリケーション: x = A andlor y m B −b z m
 Cプ し ミ ス:x−A″ andlor y −
B ’結      論:z−C− この拡張ファジィ推論は、拡張ファジィ推論エンジンに
よって実行される。拡張推論エンジンの概念が第19図
に示されている。入力はファジィ拳メンバーシップ関数
A、B、C,A−およびB=、ならびに「かつ/または
」の結合を選択するための結合選択Cである。出力は結
論を表わすファジィ拳メンバーシップ関数C−となる。
ファジィ・メンバーシップ関数A、A−はm本の信号ラ
イン上に分布した電圧によって、B、B=はm゛本の信
号ライン上に分布した電圧によって。
Cは11本の信号ライン上に分布した電圧によってそれ
ぞれ表わされる。
第20図はこの拡張された推論エンジンの構成を示して
おり、これは第17図に示すタイプ[3]の基本的な推
論エンジンの構成を若干修正することによって得られる
。ファジィ・メンパージ1.ブ関数AとA゛との間でC
−MIN演算が行なわれ(C−M I N31A) 、
その結果を表わすm個の電圧のE−MAX演算が行なわ
れる(E−MAX32人)。ファジィ・メンバーシップ
関数BとBoとについてもC−MIN、E−MAXの演
算が行なわれる(C−MIN31B、E−MAX32B
)。結合「かつ(and)Jはこの実施例ではMIN演
算によって、「または(or)JはMAX演算によって
それぞれ実現される。この結合の演算と選択が容易に可
能となるように、上述したコンドロールドMIN−MA
X回路34が用いられる。2つのE−MAXの演算結果
はこのコンドロールドMIN−MAX回路34に入力す
る。そして、「かつ」か「または」を選択するための結
合選択入力信号CがコンドロールドMI N−MAX回
路34の制御入力として与えられる。ファジィ・メンバ
ーシップ関数Cはトランケージジン回路83に与えられ
、そのトランケーショング信号としてコンドロールドM
IN−MAX回路34の出力aが与えられる。トランケ
ーション回路33から結論C′を表わすファジィ・メン
バーシップ関数の電圧分布が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)はn入力1出力NIN回路の例を示す回路
図、第1図(B)はその改良型を示す回路図。 第2図はn入力1出力MAX回路を示す回路図である。 第3図から第6図はMIN回路またはMAX回路の分類
を示すもので、第3図(A)はコレスボンディングMI
N (C−MIN)またはコレスボンディングMAX 
(C−MAX)の概念を、第3図(B)はその記号をそ
れぞれ示し、第4図(A)はアンサンプルMIN (E
−MIN)またはアンサンプルMAX (E−MAX)
の概念を、第4図(B)はその記号をそれぞれ示し、第
5図(A)はデカルト積(または直積)NIN回路(C
P−MIN)の記号を、第5図(B)はその単純化した
回路をそれぞれ示し、第6図は第5図(B)にラインの
交叉として記号化された回路の具体例を示す回路図であ
る。 第7図はトランケーション回路の概念を示し。 第8図はトランケーション回路の具体例を示す回路図で
ある。 第9図(A)、 (Il)は、NIN回路とMAX回路
のカスケード接続をそれぞれ示すブロック図、第10図
は第9図(A)の回路の具体例を示す回路図、第11図
は第10図の回路のコンペンセータを省略した回路を示
す回路図である。 第12図はコンドロールドMIN−MAX回路を示す回
路図である。 第13図は基本的なファジィ推論エンジンの概念を示す
ものである。 第14図はタイプ[1]のファジィ推論エンジンの構成
を示すブロック図である。 第15図はタイプ[2]のファジィ推論エンジンの構成
の一部を示すブロック図、第16図はその具体的回路を
示す回路図である。 第17図はタイプ[3]のファジィ推論エンジンの構成
を示すブロック図、第18図はその具体的回路を示す回
路図である。 第19図は、拡張ファジィ推論エンジンの概念を示すも
のであり、第20図はその構成の一例を示すブロック図
である。 Q  、Q  、・・・、Ql、・・・MIN回路のト
ランジスタ。 Q  ’、Q  ’、・・・、Q ゛・・・MAX回路
の11   12      in トランジスタ。 以  上 特許出願人  立石電機株式会社 代 理 人  弁理士 牛久健司 (外1名) 第3 (A) 第41 (A) 2■Vx+ 図 (B) 第5図 ri ”QtAt)j ・奪 〉 CS= 〉 でに ε≦工 緯 i          が 第17図 B′ 第19図 第20図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 制御端子に入力がそれぞれ与えられ、かつキャリア注入
    端子が共通に結合されて出力端子となる複数の3端子制
    御素子が、最も小さい入力が与えられた3端子制御素子
    が導通状態となるように接続されてなるMIN演算のた
    めのコンパレータと、 制御端子に入力がそれぞれ与えられ、かつキャリア注入
    端子が共通に結合されて出力端子となる複数の3端子制
    御素子が、最も大きい入力が与えられた3端子制御素子
    が導通状態となるように接続されてなるMAX演算のた
    めのコンパレータとが、 カスケードに接続されてなるMIN/MAX回路。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5452967A (en) * 1977-10-05 1979-04-25 Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Mos logic circuit
JPS58107954A (ja) * 1981-12-21 1983-06-27 Toshiba Corp 加算回路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5452967A (en) * 1977-10-05 1979-04-25 Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Mos logic circuit
JPS58107954A (ja) * 1981-12-21 1983-06-27 Toshiba Corp 加算回路

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