[發(fā)明專利]用于對象識別的稀疏聯(lián)想記憶

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980008481.1
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN111615705A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·霍夫曼
• 申請（專利權(quán)）人: 赫爾實驗室有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G05D1/00;G06N3/02
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李艷芳;王小東

描述了使用稀疏聯(lián)想記憶進行對象識別的系統(tǒng)。在操作中，該系統(tǒng)將關(guān)于對象的簽名數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成表示輸入神經(jīng)元層中的激活的二進制信號的集合。基于輸入神經(jīng)元層中的激活，將輸入神經(jīng)元連接到隱藏神經(jīng)元，這允許從隱藏神經(jīng)元回到輸入神經(jīng)元的循環(huán)連接。然后，在輸入神經(jīng)元層中的輸入神經(jīng)元穩(wěn)定時，識別輸入神經(jīng)元的激活圖案。激活圖案是恢復圖案，其允許系統(tǒng)通過將恢復圖案與關(guān)系數(shù)據(jù)庫中存儲的圖案進行比較來識別對象。基于對象識別，然后可以控制諸如機械臂等的設(shè)備。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2018年3月13日提交的美國臨時申請No.62/642,521的權(quán)益并且是其非臨時專利申請，其全部內(nèi)容通過引用并入本文中。

背景技術(shù)

(1)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對象辨識系統(tǒng)，并且更具體地，涉及使用稀疏聯(lián)想記憶(SAM：sparseassociative memory)來識別對象的對象辨識系統(tǒng)。

(2)相關(guān)技術(shù)的描述

在各種設(shè)置中，自動識別特定對象的能力可能是重要的。例如，為了取證或驗證目的，能夠快速識別機械或零件是很重要的。軍事系統(tǒng)中的零件可能是偽造的，因此需要進行驗證以測試零件是否確實是特定對象或甚至是來自經(jīng)選擇和批準的供應商的特定對象。通過手動方式進行驗證非常耗時，因此需要自動方式。

已經(jīng)嘗試使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建辨識系統(tǒng)。例如，一些研究人員已經(jīng)試圖采用Hopfield(霍普菲爾德)網(wǎng)絡(luò)的變體(參見“所并入的參考文獻的列表”，參考文獻6)，其是聯(lián)想記憶。Hopfield網(wǎng)絡(luò)是完全連接網(wǎng)絡(luò)(即，各個神經(jīng)元都連接至每個其它神經(jīng)元)，并且將圖案存儲在神經(jīng)元之間的連接的權(quán)重中。Hopfield網(wǎng)絡(luò)雖然在某種程度上可操作以識別圖案，但是Hopfield網(wǎng)絡(luò)具有多個缺點，這些缺點包括：

1.存儲權(quán)重需要大量計算機存儲空間，因為它們是浮點和數(shù)字O(n²)，其中，n是神經(jīng)元的數(shù)量。

2.記憶的回憶不限于在網(wǎng)絡(luò)中存儲的圖案；另外，網(wǎng)絡(luò)頻繁地回憶所謂的虛假記憶(參見參考文獻1)。對于足夠大量的存儲圖案，當網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)隨機輸入時，虛假記憶的回憶概率接近100％。

3.即使對于適度數(shù)量的存儲圖案，正確檢索的概率也下降到接近0％，從而限制了網(wǎng)絡(luò)可以存儲的圖案數(shù)量；存儲的圖案數(shù)量上限為n/(2log n)，例如，對于n＝1000個神經(jīng)元，上限為72(參見參考文獻2)。

Hopfield網(wǎng)絡(luò)的變體提供關(guān)于如何更新連接權(quán)重的不同規(guī)則。利用這些規(guī)則中的一些規(guī)則，存儲圖案的容量可能比上述容量更大。例如，利用Storkey規(guī)則，容量為n/sqrt(2log n)而不是n/(2log n)，例如，對于n＝1000個神經(jīng)元，容量為269(參見參考文獻9)。盡管如此，上述缺點1和缺點2仍然存在。

因此，持續(xù)需要一種使用稀疏聯(lián)想記憶自動地且有效地檢測對象的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本公開提供了一種使用稀疏聯(lián)想記憶進行對象識別的系統(tǒng)。在各個方面，該系統(tǒng)包括存儲器和一個或更多個處理器。該存儲器是編碼有可執(zhí)行指令的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，使得在執(zhí)行指令時，一個或更多個處理器執(zhí)行多個操作，該多個操作包括：將關(guān)于對象的簽名(signature)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成表示輸入神經(jīng)元層中的激活的二進制信號的集合；基于輸入神經(jīng)元層中的激活將輸入神經(jīng)元連接到隱藏神經(jīng)元；形成從隱藏神經(jīng)元回到輸入神經(jīng)元的循環(huán)連接(recurrent connection)；在輸入神經(jīng)元層中的輸入神經(jīng)元穩(wěn)定時，識別輸入神經(jīng)元的激活圖案，該激活圖案是恢復圖案；通過將恢復圖案與關(guān)系數(shù)據(jù)庫中存儲的圖案進行比較來識別對象；并且基于對象的識別對設(shè)備進行控制。

在又一方面，對設(shè)備進行控制包括基于對象的識別使設(shè)備執(zhí)行物理動作。

在另一方面，該系統(tǒng)執(zhí)行以下操作：迭代地激活輸入神經(jīng)元和隱藏神經(jīng)元，直到輸入神經(jīng)元的穩(wěn)定發(fā)生為止。