Файл: Галушкин, А. И. Синтез многослойных систем распознавания образов.pdf

П р о д о л ж е н и е

П р и м е ч а н и е . Кроме того, известны следующие элементы: концентрационная ячейка; твердый мемистор; коллоид Паска; элемент с выращиванием серебряных нитей в капиллярах; опдинатрон; ячейка Керра

Элементы данного типа потребляют значительно мень­ шую мощность, чем другие элементы.

3.Для построения специализированных СР в аналого­ вом исполнении в настоящее время могут быть рекомендо­ ваны тороидальный ферритовый сердечник, мемистор, эле­ мент на четных гармониках, солион и в меньшей степени трансфлюксор.

4.Перспективным является исследование элементов на тонких магнитных пленках, сегнетоэлектриках, металлоокисных транзисторах (микроминиатюрные элементы). Из полупроводниковых элементов перспективны полупровод­ никовый диод с накоплением заряда и MOS-транзистор. Электромеханические элементы практически бесперспек­

тивны. Перспективными являются оптические элементы, а также электрохимические элементы • типа адаптивного «сэндвича» и использующего фотоэлектрическое считыва­ ние (типа Novastord). Конденсаторные элементы практи­ чески непригодны для построения специализированных СР в аналоговом исполнении (за исключением трансполя­ ризатора).

ч

11-2. О построении комбинированных специализированных СР

Построение комбинированных специализированных СР является основным предметом рассмотрения в данной главе. Основное внимание здесь уделяется построению многослой­ ных СР. О необходимости построения специализированных СР в виде комбинированных систем (ЦВМ—АВМ) говори­ лось еще в работах Уидроу по стыковке СР типа Madalin с одной из ЦВМ серии IBM. Однако в этом варианте блок настройки коэффициентов СР был реализован в аналоговом виде. Сохранив преимущества аналоговых СР, указанные выше, необходимо ликвидировать следующие их недостатки: трудность изготовления более или менее пригодного для построения крупной многослойной СР серийного адаптив­ ного элемента с аналоговой памятью; трудность, громозд­

ную сеть из ЛПЭ, реализуется в аналоговом виде.

315

2.Блок настройки коэффициентов и разомкнутая СР моделируются на ЦВМ и служат для расчета параметров аналоговой разомкнутой СР по реальной статистике.

3.Настраиваемые коэффициенты разомкнутой СР уста­ навливаются вручную или полуавтоматически после про­ ведения соответствующих расчетов на ЦВМ (по п. 2).

Этот принцип реализации специализированных СР оп­ равдан, так как, во-первых, при нем сохраняются указан­ ные преимущества аналоговых СР перед цифровыми; вовторых, широкий круг практических задач требует обуче­ ния СР в лабораторных условиях и не требует настройки коэффициентов на некотором интервале практической ра­ боты; в-третьих, в достаточно широком круге практиче­ ских задач возможно после некоторого этапа эксплуатации СР провести дообучение и подстройку коэффициентов в ла­ бораторных условиях.

Ниже в соответствии с указанным принципом построе­ ния специализированных СР в комбинированном исполне­ нии приводятся результаты моделирования многослойных СР на универсальных АВМ со специальными приставками, а также описание макета многослойной СР, предназначен­ ного для решения достаточно широкого круга практических задач распознавания.

11-3. Экспериментальная модель многослойной СР, реализованная на универсальных АВМ и специальной приставке

Была поставлена задача построить экспериментальную модель аналоговой многослойной СР с двумя решениями. Система распознавания имела три слоя с пятью, тремя и одним ЛЙЭ в каждом слое и размерностью исходного про­ странства признаков, равной пяти. Число связных областей в пятимерном пространстве признаков, принадлежащих первому и второму классу и разделимых с помощью такой СР, равно 20.

Для построения экспериментальной модели с указан­ ными характеристиками были выбраны две АВМ МН-7, в основном необходимые для реализации сумматоров, ин­ верторов и релейных элементов. Переменные сопротивле­ ния, реализующие весовые коэффициенты СР, а также схема коммутации ЛПЭ были выполнены на специальной приставке. Общий вид экспериментальной модели пред­ ставлен на рис. 11-1.

316

лучить «изображение» разделяющей поверхности. В jV-мер- ном пространстве признаков с помощью подобной схемы

получается С% плоских изображений. Исследование С% проекций разделяющей поверхности или областей классов позволяет сделать полезные выводы о сложности данной

задачи распознавания, а также о минимальной сложности специализированного устройства, предназначенного для ее решения. Данный способ визуализации разделяющей поверхности был обобщен на случай К классов образов.

выход СР

Рис. 11-4. Функциональная схема экспериментальной модели.

Некоторую информацию можно получить, сравнивая раз­ деляющие поверхности в исходном и промежуточном про­ странствах признаков многослойной СР. Кроме того, дан­ ная схема в дальнейшем может быть использована для контроля серийных специализированных СР в аналоговом исполнении. Исследовалась возможность решения с по­ мощью экспериментальной модели задачи распознавания, представленной на рис. 11-9.

Данная задача не решается с помощью СР, реализуемой на одном ЛПЭ, а решается с помощью двухслойной СР, в которой для первого ЛПЭ первого слоя йп = 1, а 12 = О,

СР была реализована разделяющая поверхность, представ­ ленная на рис. 11-10 .

319