[發明專利]神經網絡電路的學習方法

無效

• 申請號: 201280014089.6
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN103430186A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 西谷雄;金子幸廣;上田路人
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: G06G7/60
• 分類號: G06G7/60;G06N3/063
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及神經網絡電路的學習方法。

背景技術

當前，計算機的發展是顯著的，在日常生活中的多種多樣的情況下得以利用。但是，現有的計算機的處理能力的發展是通過部件的細微化和算法的進化而實現的，基本的信息處理的原理沒有變化。另一方面，這些計算機，由于其處理方式的特性，對于人能夠容易地進行的動作非常不擅長。例如實時的面部識別、空間結構的把握等。這樣的處理的能力，即使使用最新的算法和最大規模的計算機，也無法趕上人類的處理速度。

與此相對，模擬生物體的腦的信息處理方式的計算機的研究正在進行。該處理模型中最基本的是神經網絡（neural?network）。

神經網絡是模擬生物體的神經回路網的網絡。在此，已知在生物體的神經細胞中，對大致一定形狀的脈沖（尖峰脈沖，spike?pulse）進行交互。在此，作為實現神經網絡的神經網絡電路，提出了更忠實地模擬生物體的神經回路、對脈沖直接進行處理的模型（model）。例如，在專利文獻1中，公開了使用脈沖密度表現信息的模型（脈沖密度模型）。該模型為使用例如一定時間中傳播的脈沖的數量表現模擬信息的模型。另外，在專利文獻2中，公開了使用脈沖定時（Pulse?timing）表現信息的模型（脈沖定時模型）。該模型是使用脈沖與脈沖的時間間隔來表現模擬信息的模型。在對這些脈沖信號進行處理的模型中，神經元（neuron）間交互的信號是一定（固定）波形的信號，所以具有容易硬件化的優點。但是，在專利文獻1這樣的脈沖密度模型中需要提取出密度，所以為了表現信息需要花費一定的時間。因此，具有無法表現神經元的細微的時間標度下的動作的缺點。另一方面，如專利文獻2這樣的脈沖定時模型，能夠利用一個一個的脈沖表現信息，所以能夠進行比脈沖密度模型更高速的信息處理。例如，在非專利文獻1中，公開了通過使用脈沖定時模型，能夠得到比使用脈沖密度模型的情況下更高的性能的情況。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平7-114524號公報

專利文獻2：日本特開2010-146514號公報

非專利文獻

非專利文獻1:W.Maass、“Networks?of?Spiking?Neurons：The?Third?Generation?of?Neural?Network?Models、”Neural?Networks、vol.10、no.9、pp.1659－1671、1997.

發明內容

發明要解決的技術問題

但是，在實現如專利文獻2這樣的脈沖定時模型的神經網絡電路中，具有神經網絡電路整體的電路面積變大的技術問題。

本發明的目的在于，提供一種能夠以更少的數量的元件的結構實現利用脈沖定時進行的學習動作的神經網絡電路的學習方法。

用于解決技術問題的技術手段

為了解決上述技術問題的一個方式的神經網絡電路的學習方法，為通過連接多個神經網絡電路元件（40）而構成的神經網絡電路的學習方法，上述多個神經網絡電路元件（40）分別具備：被輸入其他的神經網絡電路元件（40）的輸出信號（以下稱為第一輸入信號）的至少1個突觸電路（20）；和被輸入上述至少1個突觸電路（20）的輸出信號的1個神經元電路（30），上述突觸電路（20）具備可變電阻元件（10），該可變電阻元件（10）包括：形成于半導體膜（11）上的第一電極（13）和第二電極（14）；和在上述半導體膜（11）的主面隔著鐵電體（強電介質）膜（12）形成的控制電極（15），響應上述第一電極（13）和上述控制電極（15）之間的電位差，上述第一電極（13）和上述第二電極（14）之間的電阻值發生變化，能夠切換在可變電阻元件（10）的上述第一電極（13）能夠輸入上述第一輸入信號的狀態和不能輸入上述第一輸入信號的狀態，上述神經元電路（30）具有產生雙極性鋸齒形脈沖電壓的波形發生電路（32），上述第一輸入信號具有雙極性鋸齒形脈沖波形，在上述第一輸入信號能夠輸入至上述第一電極（13）的狀態的期間，對上述可變電阻元件（10）的上述控制電極（15）輸入在與該可變電阻元件（10）相同的神經網絡電路元件（40）內生成的上述雙極性鋸齒形脈沖電壓，根據依賴于施加至上述第一電極（13）的電壓與施加至上述控制電極（15）的電壓的輸入時刻差而產生的上述第一電極（13）和上述控制電極（15）之間的電位差，使上述可變電阻元件（10）的電阻值發生變化。

本發明的上述目的、其他目的、特征和優點，通過參照添加的附圖、根據以下的優選實施方式的詳細的說明能夠清楚。

發明的效果