Устройство для распознавания ситуаций

(5 ц 4 С,06 К 9/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Устройство для распознаванияситуаций относится к области автома.тики и вычислительной техники ипредназначено для использования всистемах автоматического распознавания ситуаций с неявно выраженнымипризнаками. Цель изобретения - расширение области применения устройстваза счет распознавания ситуаций, пред,801357984 А 1 ставленных в виде семантическойсети. Устройство содержит генератортактовых импульсов, три элемента И,элемент НЕ, три элемента задержки,п вычислительных блоков, триггер,реверсивный счетчик, элемент ИЛИ,блок регистров, блок элементов И,блок элементов ИЛИ, кольцевой сдвиговый регистр, два регистра, блоксравнения, В п вычислительных бло"ках задается топология семантической сети (ассоциативные элементы),разбитая на уровни. На вход устройства (рецепторы) поступает нечетнаяинформация об отдельных признаках.За и шагов определяется функцияпринадлежности для ассоциативныхэлементов. Затем среди функций принадлежности ассоциативных элементоввысшего уровня семантической сетивыбирается максимум;по которомупринимается решение о наличии ситуации.э.п. ф-лы, 1 ил,) - элементы суб множества; те вершины из которых достижима Я,ситуации прини Б,.Б,/М(Я, ) . Б ", /М(Я",);о / с ф 1 13Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии предназначено для использования всистемах автоматического распознавания ситуаций с неявно выраженнымипризнаками.Целью изобретения является расширение области применения за счетраспознавания ситуаций, представгтенных в виде семантической сети.На чертеже приведена функциональная схема устройства для распознавания ситуаций,Устройство предназначено для распознавания ситуаций, представленныхв виде семантической сети.Семантическая сеть это ациклический ориентировочный граф, в котором нет вершинсо степенью захода, равных единице: С = (Б , Н). Вершинам этогографа ставится в соответствие множество признаков (ситуаций) - Б1, И. Дуги характеризуют их взаимосвязь. Вершины графа, имеющиенулевую степень захода, называютсярецепторами, остальные - ассоциативными элементами. Для каждого элемента Б, существует множество вершин,которые достижимы из него. Это супермножество вершины Я . Кроме того суЪществует множество, включающее всевершины сети, из которых достижимавершина Б, и саму вершину Б . Мно 1лжество вершин семантической сети Б,разобъем на уровни Я ., 1 = 1, Л.,Очевидно, что Б, принадлежит к03 1 уровню. Устройство ориентировано на распознавание нечетных ситуаций. Нечеткость (размытость) порождается неопределенностью среды, для которой распознается ситуация. Процедура распознавания заключается в следующем: задано множество эталонных ситуаций в виде вершин семантической сети; На вход устройства (рецепторы) поступает нечеткая информация об отдельных признаках: 57984 2 где М(Б) е 0, 11 офункция принадлежности некоторого Я -о 5го признака кэталонному.Часть признаков Я, может определяться по результатам замеров признаков с количественной размерностью, а 10 часть может задава.ться лингвистически оператором.Функция принадлежности для ассоциативных элементов определяетсяпо критсрию минимальной надежности: 15 М(Б , ) = .и М(Б, М(Б , )где Б; (з. = 1,220л1 Решение о наличии25 мается по правилу тпах тпах,1 М(Б; ), , М(Б1 М(Б) 30 Очевидно,что решение о наличииситуации принимается по максимальному значению функции принадлежности М(Б) для ассоциативного элемента самого высокого уровня.Устройство для распознавания ситуаций содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 2, второй вход которого соеди О нен с выходами элемента НЕ 3, входом подключенного .к выходу переполнения реверсивного счетчика 4, входвычитания которого соединен с выходом первого элемента И 2, второй 45 элемент И 5, элемент 6 задержки ивычислительных блоков 7, (где и -число уровней сематической сети.1,триггер 8, единичный. вход которогоподключен к выходу элемента 6 задерж ки, а прямой выход подключен к первому входу второго элемента И 5 ктретьему входу первого элемента И 2,к первому входу третьего элементаИ 9, выход которого подключен к пер вому входу элемента ИЛИ 10, выходомподключенного к входу записи реверсивного счетчика 4, к первым входамвсех вычислительных блоков 7, квходу записи всех регистров блока 11, 1357984группа выходов которого подключенак входам соответствующих элементовблока элементов И 12, выходы которыхявляются первой группой входов блокаэлементов ИЛИ 13, второй группойвходов которого являются группы выходов и вычислительных блоков 7,вторые входы которых объединены иподключены к выходу первого элемента И 2, кольцевой сдвиговый регистр Ю14, соответствующие выходы которогоявляются вторыми входами каждогоэлемента блока элементов И 12 и третьими входами каждого вычислительногоблока 7, группа входов каждого из 15которых объединена со входами первого регистра 15, со входами первогоблока 16 сравнения и подключена квыходам элементов блока ИЛИ 13, второй элемент 17 задержки, выход которого подключен ко входу сдвига кольцевого сдвигового регистра 14, авход подключен к выходу генераторатактовых импульсов и объединен совторым входом третьего элемента И 9 25и со вторым входом второго элементаИ 5, третий вход которого подключенк выходу переполнения реверсивногосчетчика 4, а выход соединен с входом третьего элемента 18 задержки,выходом подключенного к управляющемувходу первого блока 16 сравнениявыход кЬторого подключен ко входузаписи первого регистра 15,выходамиподключенного ко вторым входам схемы 3516 сравнения, второй регистр 19,выходы которого подключены ко входамреверсивного счетчика 4, причем тре-.тий вход третьего элемента И 9 соединен с выходом старшего разряда кольцевого сдвигового регистра 14, установочный вход младшего разряда которого объединен со входом первогоэлемента 6 задержки,со вторым входомэлемента ИЛИ 10 и является установоч. 45ным входом устройства, группу информационных входов, которой являетсягруппа входов блока 11 регистров,группу выходбв первого регистра,являющегося группой выходов устройства,Каждый из и вычислительных блоков 7 предназначен для определения минимального значения среди поступающих в него признаков. Он содержит сдвиговый регистр 20, второй блок 21 сравнения, регистр 22, блок элементов И 23. Устройство работает следующим образом.Нарегистрах 20 сдвига записана матрица инцидентности,отражающая топологию семантической сети 18) на регистре 19 записано число элементов с 1-го по иуровень, число регистров в блоке 11 регистров соответствует числу элементов, принадлежащих 0-му уровню (рецепторы)Количество выходов кольцевого сдвигового регистра 14 будет соответствовать количеству элементов всех уровней, Количество вычислительных блоков 7 будет соответствовать числу, находящемуся в регистре 19, плюс и-й уровень.С приходом сигнала на установочный вход происходит запись входной информации, поступающей на регистры блока 11 регистров, установка в нулевое состояние регистра 15, запись единицы в младший разряд коль- . цевого сдвигового регистра 14, установка в единичное состояние регистра 22 всех вычислительных блоков 7, установка триггера 8 в единичное состояние,высокий потенциал с выхода которого откроет элементы И 2, 5, 9, и перезапись содержимого регистра 19 на реверсивный счетчик 4На выходе переполнения реверсивного счетчика появитея низкий потенциал, который запретит прохождение тактовых импульсов с генератора 1 тактовых импульсов через элемент И 5, пройдя через элемент НЕ 3, разрешит прохождение через элемент И 2.Тактовый импульс, пройдя через элемент И 2, поступит на сдвиговый вход сдвигового регистра 20 всех вычислительных блоков 7.Произойдет сдвиг информации, находящейся в этих регистрах. Единичный сигнал (там, где он появится) разрешит срав. нение содержимого соответствующего регистра блока 11 регистров с содержимым регистра 22 тех вычислительных блоков 7, где на выходе сдвигового регистра 20 появился единичный сигнал. В случае, если поступающая информация меньше содержимого регист. ра 22, то второй блок сравнения вырабатывает сигнал, под действием которого происходит запись в регистр 22 поступившей информации. После это. го под действием того же тактового импульса, задержанного во времени5 135798 элементом 17 задержки, произойдет сдвиг единицы на кольцевом сдвиговом регистре на один разряд в сторону старших разрядов.На вход блоков 215 сравнения всех вычислительных блоков 7 будет подано содержимое следующе; го регистра блока 11 регистров.Процесс работы устройства повторится.Таким образом, происходит параллельный сдвиг содержимого всех сдвиговых регистров 20 и отыскание мини)мального значения из поступившей на регистры блока 11 регистров информа-. ции.Когда все регистры блока 11 регистров будут просмотрены,на входы схемы 21 сравнения вычислительных блоков 7 с 2-го по и-й уровень , будет подаваться содержимое регистров 22 вычислительных блоков 7, соответствующих 1-му уровню семантической сети. Процесс работы устройства повторится,1После того,как все и уровней будут просмотрены, содержимое реверсивного счетчика 4 стает разным нулю, а на его выходе переполнения появится высокий потенциал, который откроет элемент И 5 и,пройдя через элемент НЕ 3, запретит прохождение тактовых импульсов с генератора 1 тактовых импульсов.Тактовые импульсы теперь будут проходить через элемент И 5 и синхронизировать работу блока 16 сравне- З 5 ния, на вход которого поочередно бу дет подаваться содержимое регистров 22 вычислительных блокови-го уровня, среди которых будет выбирать 40 ся максимальное значение, записанное в регистре 15.После того,как будет подано содер-, жимое регистра 22 последнего вычислительного блока 7, на выходе старшего разряца. кольцевого сдвигового регист. ра 14 появится высокий потенциал, который откроет элемент И 9. Следующий тактовый импульс с генератора 1 тактовых импульсов пройдет через элемент И 9, элемент ИЛИ 10 и установит регистр 15 в нулевое состояние, регистры 22 всех вычислительных блоков 7 - в единичное состояние, перепишет соцержимое регистра 19 на реверсивный счетчик 4, запишет входную информацию на регистры блока 11 регистров, сдвинет единицу старшего разряда кольцевого сдвигового регист 6ра 14 в младший разряд. Процесс работы устройства повторится для новой входной информации.Таким образом, устройство для распознавания позволяет за 1, шагов, равных количеству элементов с 1-го по п-й уровень, определить Функцию принадлежности для ассоциативных элементов М(Б . ) и за К шагов,равных количеству элементов в п-том уровне, получить решение о наличии ситуации путем определения максимума среди функций принадлежности М(Б ., ).1Формула изобретения1. Устройство для распознавания ситуаций, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы И, элемент НЕ, реверсивный счетчик, первый элемент задержки,п вычислительных блоков (где п в .число уровней семантической сети),причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, вход элемента НЕ соединен с выходом переполнения реверсивного счетчика, вход вычитания которого подключен к выходу первого элемента И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет распознавания ситуаций, представленных в виде семантической сети, в устройство введены триггер, третий элемент И, элемент ИЛИ,блок регистров, первый блок элементов И, блок элементов ИЛИ, кольцевой сдвиговый регистр,.первый и второй регистры, первый блок сравнения,второй и третий элементы задержки,при этом выход первого элемента задержки подключен к входу триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, третьим входом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в 0" первого регистра, с входом записи реверсивного счетчика, с первыми входами вы числительных блоков, с входом записи блока регистров, группа выходов которого подключена к первой группе входов первого блока элементов И, группа выходов первого блока элемен7 135 тов И соединена с первой группой входов блока элементов ИЛИ,вторая группа входов которого подключена к выходам и вычислительных блоков, вторые входы вычислительных блоков соединены с выходом первого элемента И, первая группа выходов кольцевого сдвигового регистров подключена к второй группе входов первого блока элементов И, а соответствующие выходы второй группы выходов - к третьим входам соответствующих вычислительных блоков, группа входов каждого вычислительного блока соединена с группой входов первого регистра, с первой груп. пой входов первого блока сравнения и с группой выходов блока элементов ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов подключен к входу второго элемента задержки, к второму входу третьего элемента И, к второму входу второго элемента И,выход второго элемента задержки соединен с тактовым входом кольцевого сдвигового регистра, третий вход второго элемента И подключен к выходу переполнения реверсивного счетчика, выход второго элемента И через третий элемент задержки соединен с управляющим входом первого блока сравнения,выход которого подключен к входу записи первого регистра, групппа выходов первого регистра соединена с второй группой входов первого блока сравнения, группа выходов второго регистра подключена к группе входов реверсивного счетчика, третий вход третьего элемента И соединен с 7984третьим входом и-го вычислительного блока, установочный вхоц кольцевого сдвигового регистра подключенк входу первого элемента,к второму5входу элемента ИЛИ и является установочным входом устройства, группавхоцов блока регистров является груп.пой информационных входов устройства, группа выходов первого регистраявляется группой выходов устройства.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем,что каждыйвычислительный блок содержит сдвиго-вый регистр, второй блок элементовИ, третий регистр, второй блок сравнения,при этом выход старшего разряда сдвигового регистра соединен сустановочным входом его первого раз 20 ряда и с управляющим входом второгоблока сравнения, выход которого подключен к входу записи третьего регистра, группа информационных входовтретьего регистра соединена с первой25 группой входов второго блока сравнения и является группой входов вычислительного блока, группа входов второго блока элементов И соединенас второй группой входов второго бло"30 ка сравнения и с группой выходовтретьего регистра, вход установкив единичное состояние которого является первым входом вычислительногоблока, тактовый вход сдвигового регистра и вход второго блока элементов И являются соответственно вторыми третьим входами вычислительногоблока, выход второго блока элементовИ является выходом вычислительного 40 блока,1357984 Макаренк Составитель Техред М.Ход едактор М.Его тор В,Бутяга К ия Подписное Заказ б 001 ктная, 4/51 Тираж НИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Р роизводственно-полиграфическо омитета СССРоткрытийушская наб д. 4/5 риятие., г. Ужгород,