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DE19627632A1 - Electronic optical computer arrangement - Google Patents

Electronic optical computer arrangement

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Publication number
DE19627632A1
DE19627632A1 DE1996127632 DE19627632A DE19627632A1 DE 19627632 A1 DE19627632 A1 DE 19627632A1 DE 1996127632 DE1996127632 DE 1996127632 DE 19627632 A DE19627632 A DE 19627632A DE 19627632 A1 DE19627632 A1 DE 19627632A1
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DE
Germany
Prior art keywords
light
coding
function
value
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1996127632
Other languages
German (de)
Inventor
Volker Dr Tresp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE1996127632 priority Critical patent/DE19627632A1/en
Publication of DE19627632A1 publication Critical patent/DE19627632A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06EOPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
    • G06E1/00Devices for processing exclusively digital data

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

An electronic-optical computing arrangement in which a device for coding of an input vector (Z) is provided as a first coding means (SLM), and in which in the surface zones for the respective vector dimension (Z1...Z5) the associated component value is shown as a bright-dark distribution (S1...S5). At least one filter is provided as a first filter device (FM) for functional evaluation of the coded input vector (z), with surface zones (Z1...Z5) unambiguously corresp. to the values and dimensions of the input vectors, and with a dark-bright distribution being used to express the functional dependency between a component value of a vector dimension and the associated functional value. A detection device (D) is used for detecting the integral brightness of the light emanating from an illumination device (BEL), after passing through the first coding device and the first functional filter device, and as an output shaping device a facility is provided for electronically transforming the light intensity into an output signal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronisch optische Re­ chenanordnung insbesondere zur Durchführung von neuronalen oder unscharfen Berechnungen unter Verwendung radialer Basis­ funktionen.The invention relates to an electronically optical re Chenanordnung especially for performing neural or fuzzy calculations using radial basis functions.

Realisierungen für Fuzzy-Controller und neuronale Netze sind aus dem Bereich der Technik in vielfältiger Weise bekannt. Hierzu werden häufig digitale Rechner mit Simulatoren, oder dedizierte Prozessoren eingesetzt. Neuronale Netze, sowie Neuro-Fuzzy-Computer unter Verwendung radialer Basisfunktion werden im Stand der Technik [1] erläutert. Optische Realisie­ rungen haben gegenüber den Standardlösungen den theoretischen Vorteil, daß sie schneller arbeiten und daß sich Lichtstrah­ len leicht parallelisieren lassen, was dazu führt, daß Reali­ sierungen auf Basis von optischen Lösungen einen hohen Grad an Parallelisierbarkeit aufweisen können, welcher keinen ho­ hen technischen Aufwand erfordert. Hochgeschwindigkeitsanwen­ dungen von Lasertechnologien sind z. B. als Laserdrucker be­ kannt. Für Lichtrechneranwendungen haben sich besonders räum­ liche Lichtmodulatoren (SLM) als geeignet erwiesen, welche im Stand der Technik unter [2] mit Beispielen beschrieben sind. Weitere derartige elektronisch optische Rechner sind aus dem Stand der Technik nicht bekannt.Realizations for fuzzy controllers and neural networks are known in many different ways from the field of technology. Often digital computers with simulators, or dedicated processors used. Neural networks, as well Neuro-fuzzy computer using radial basis function are explained in the prior art [1]. Optical Reality compared to the standard solutions have the theoretical Advantage that they work faster and that light beam len parallelize easily, which leads to Reali a high degree based on optical solutions of parallelizability, which does not have a ho hen technical effort required. High speed applications Applications of laser technologies are e.g. B. as a laser printer knows. There is particularly room for lighting computer applications Liche light modulators (SLM) proved suitable, which in State of the art are described under [2] with examples. Other such electronic optical computers are from the State of the art not known.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Netzwerk anzugeben, mit dem sowohl Fuzzy- Rechner als auch neuronale Netze unter Verwendung radialer Basisfunktionen realisierbar sind.The object underlying the invention is a optoelectronic network with which both fuzzy Computers as well as neural networks using radial Basic functions can be implemented.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. This object is achieved according to the features of patent claim 1 solved.  

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further developments of the invention result from the dependent Claims.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be­ steht darin, daß sie lediglich durch Anwendung der Filterwir­ kung auf eingehende Lichtstrahlen ein Ergebnis als Antwort beispielsweise eines neuronalen Netzes auf Eingangsgröße er­ zielt. Hierdurch ist die erfindungsgemäße Anordnung besonders schnell und dort einsetzbar, wo die Praxis hohe Geschwindig­ keitsanforderungen stellt. Durch die erfindungsgemäße Strahl­ aufteilung des Lichtstrahls nach dem Durchtritt durch die er­ findungsgemäßen Codiermittel, können beliebig viele radiale Basisfunktionen in den Funktionsfiltermitteln simultan bewer­ tet werden. Die Grenzen dafür sind lediglich im Bereich der Technik durch die Möglichkeiten der Aufteilung eines Licht­ strahles, sowie der Auswertung der integralen Helligkeit nach Durchtritt durch die Codiermittel und die Funktionsfiltermit­ tel in den Detektoren gegeben.A particular advantage of the arrangement according to the invention is that it is only by using the filter a response to incoming light rays is a result for example, a neural network on input size aims. This makes the arrangement according to the invention special quick and can be used where the practice is high speed demands. By the beam according to the invention division of the light beam after passing through it coding means according to the invention can have any number of radial Apply basic functions in the function filter means simultaneously be tested. The limits are only in the area of Technology through the possibilities of dividing a light beam, as well as the evaluation of the integral brightness Passing through the coding means and the function filter with given in the detectors.

Besonders vorteilhaft wird jede einzelne Dimension eines Ein­ gangsvektors in einem streifenförmigen Bereich des ersten Co­ diermittels codiert, welchem entsprechende streifenförmige Bereiche in den ersten Funktionsfiltermitteln zugeordnet sind. Diese Art der optischen Anordnung erfordert, falls auch noch die gleiche Größe bei dem Codiermittel und dem Funkti­ onsfiltermittel gewählt wird, keine umfangreichen optischen Maßnahmen um die Abbildung eines codierten Eingangsvektors auf das entsprechende Funktionsfiltermittel vornehmen zu kön­ nen. Besonders vorteilhaft kann dabei ein Maximum als hell oder als dunkel codiert werden, was lediglich bei der Auswer­ tung der Lichtintensität im Detektor berücksichtigt werden muß. So können geeignete Detektoren aus dem Stand der Technik ausgewählt werden, welche preisgünstig sind und welche ein entsprechendes Detektionsverhalten bezüglich der zu erwarten­ den Lichtintensitätdifferenz bei der erfindungsgemäßen Anord­ nung aufweisen. Die Anordnung der Funktionen in Form von Streifen auf den Funktionsfiltermitteln und der einzelnen Vektordimensionen in Form von Schlitzen auf den entsprechen­ den Streifen hat auch den Vorteil, daß der zur Verfügung ste­ hende Platz auf den entsprechenden Codiermitteln und Filter­ mitteln optimal ausgenutzt wird.Each individual dimension of an is particularly advantageous gear vector in a strip-shaped area of the first Co diermittel coded, which corresponding strip-shaped Areas assigned in the first function filter means are. This type of optical arrangement requires, if too still the same size for the coding means and the functi onsfiltermittel is chosen, no extensive optical Measures to map a coded input vector to be able to make the appropriate function filter means nen. A maximum can be particularly advantageous as bright or be coded as dark, which is only for the Auswer tion of the light intensity in the detector got to. Suitable detectors from the prior art be selected which are inexpensive and which one corresponding detection behavior with regard to the expected the light intensity difference in the arrangement according to the invention exhibit. The arrangement of the functions in the form of  Stripes on the functional filter media and the individual Vector dimensions in the form of slots on the corresponding the strip also has the advantage that it is available space on the corresponding coding means and filters is optimally used.

Vorzugsweise werden die vom Rechner auf den Eingangsvektor anzuwendenden Funktionen in Form von Grauwertverläufen in den Funktionsfiltermitteln codiert. Solche Grauwertverläufe las­ sen sich einfach herstellen und können beispielsweise vor­ teilhaft in einem belichteten Diapositiv gespeichert werden. Um eine leichtere Auswertbarkeit bei der Lichtintensitätsmes­ sung im Detektor zu ermöglichen, kann es aber auch vorgesehen sein, daß die anzuwendenden Funktionen in diskreten Grauwer­ tabstufungen in den entsprechenden Funktionsfiltermitteln ab­ gelegt werden, da sich dadurch am Ausgang bei der Lichtinten­ sitätsmessung graduelle Abstufungen bei der Messung der Lichtintensität nach dem Durchtritt durch die ersten Codier­ mittel und die ersten Funktionsfiltermittel ergeben.They are preferably transferred from the computer to the input vector functions to be used in the form of gray value gradients in the Functional filter means coded. Read such gray value gradients They are easy to manufacture and can be used for example partially stored in an exposed slide. To make it easier to evaluate the light intensity measurement solution in the detector, but it can also be provided be that the functions to be used are in discrete gray values tabulations in the corresponding function filter means be placed, as this is at the exit at the light ink Gradual gradations in the measurement of the Light intensity after passing through the first coding medium and the first functional filter means result.

Vorzugsweise sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Ausgangsformmittel so ausgestaltet, daß die Lichtintensitäten in der Weise umgeformt werden, daß sie einem Zwischenergebnis aus der entsprechenden mathematischen Gleichung für den opti­ schen Rechner entsprechen (s. Gleichungsteil Gleichung (10) und Gleichung (11)).Preferably, in the arrangement according to the invention Initial shaping means designed so that the light intensities are reshaped in such a way that they are an intermediate result from the corresponding mathematical equation for the opti equation (see equation part equation (10) and equation (11)).

Besonders vorteilhaft sind die Ausgangsformmittel bei der er­ findungsgemäßen Anordnung so ausgestaltet, daß sie weitere Zwischenergebnisse bei der mathematischen Berechnung des Aus­ gangswertes aus dem Eingangswert in Form von weiteren Multi­ plikationen und Additionen berücksichtigen (s. Gleichungsteil Gleichung (12) und (13)).The starting molds in which it is particularly advantageous inventive arrangement designed so that they more Intermediate results in the mathematical calculation of the off initial values from the input value in the form of additional multi Consider the complications and additions (see equation section Equations (12) and (13)).

Besonders vorteilhaft werden bei der erfindungsgemäßen Anord­ nung zur Nachbildung eines neuronalen Netzes radiale Basis­ funktionen in Form von Glocken, die der Gaußform entsprechen angewendet, da sich diese gut für die Überlagerung eignen und in der Praxis weitestgehend analysiert sind, und sich leicht als Grauwertverteilungen in den Funktionsfiltermitteln dar­ stellen lassen.Be particularly advantageous in the arrangement according to the invention for the simulation of a neural network radial basis  functions in the form of bells that correspond to the Gaussian shape used because these are well suited for overlaying are largely analyzed in practice, and easy as gray value distributions in the function filter means let put.

Besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäße Anord­ nung auch als Fuzzy-Rechner unter Verwendung radialer Basis­ funktionen gemäß [1, Seite 185] und aus dem Gleichungsteil Gleichung (17) anwenden. Besonders vorteilhaft läßt sich bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung als Fuzzy- Rechner die Defuzzyfizierung in der Ausgangsformstufe dadurch durchführen, daß bei Anwendung der Gleichung (12) für die Ge­ wichtungsfaktoren wI die Lage der ermittelten Schwerpunkte der Ausgangsfuzzysets genommen werden.The arrangement according to the invention can be particularly advantageous also as a fuzzy calculator using a radial basis functions according to [1, page 185] and from the equation section Apply equation (17). Can be particularly advantageous the application of the arrangement according to the invention as a fuzzy Calculator the defuzzification in the initial form stage perform that when applying equation (12) for Ge weighting factors wI the location of the identified focal points of the original puzzle sets are taken.

Besonders vorteilhaft sind bei der erfindungsgemäßen Anord­ nung Normierungsstufen vorgesehen, welche alle Eingangs- und Ausgangsgrößen normieren, bzw. denormieren, damit die Signal­ verarbeitung nicht von den Größenordnungen und den Absolutbe­ trägen der einzelnen zu verarbeitenden Größen abhängt.Are particularly advantageous in the arrangement according to the invention Standardization levels are provided, which all input and Standardize or denormalize output variables so that the signal processing not of the orders of magnitude and absolute depends on the individual sizes to be processed.

Besonders vorteilhaft sind bei der erfindungsgemäßen Anord­ nung als lichtintensitätsvermindernde Mittel, beispielsweise räumliche Lichtmodulatoren vorgesehen, da sich diese in der Praxis besonders gut eignen und im Betrieb variabel bezüglich ihrer Filtereigenschaften konfigurierbar sind.Are particularly advantageous in the arrangement according to the invention as light intensity reducing agents, for example spatial light modulators provided, since these are in the Practice particularly well suited and variable in operation their filter properties are configurable.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren weiter er­ läutert.In the following, the invention is based on figures purifies.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektro­ nisch optischen Rechneranordnung, Fig. 1 shows an example of an inventive electro nic optical computer arrangement,

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines ersten Codiermittels, Fig. 2 shows an example of a first encoding means,

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines ersten Funktionsfiltermit­ tels, Fig. 3 shows a first example of a means of Funktionsfiltermit,

Fig. 4 veranschaulicht die funktionale Bewertung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Fig. 4 illustrates the functional score in accordance with the methods of the invention.

Nummern von Gleichungen in der Beschreibung beziehen sich da­ bei auf entsprechend numerierte Gleichungen im Gleichungs­ teil, welcher sich der Figurenbeschreibung anschließt.Numbers of equations in the description refer there for equations numbered accordingly in the equation part, which follows the description of the figures.

In Fig. 1 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektro­ nisch optischen Rechenanordnung angegeben. Ein Eingangsvektor Z wird beispielsweise über eine Zuführung 10 in eine Ein­ gangsstufe IN gegeben, welche beispielsweise eine Codierung und eine Normierung des Eingangsvektors durchführt. Über eine Signalleitung 20 wird beispielsweise das erste Codiermittel SLM angesteuert. Im ersten Codiermittel SLM werden vorzugs­ weise die einzelnen Dimensionen des Eingangsvektors Z separat in Bereichen codiert. Hier ist schematisiert ein fünfdimen­ sionaler Vektor dargestellt, es sind jedoch beliebig viel­ dimensionale Vektoren vorstellbar und codierbar. Beispiels­ weise wird zur Codierung der Betrag des Wertes einer jeden Dimension des Vektors normiert und dann entsprechend seiner normierten Größe als Schlitz im ersten Codiermittel auf einer zugeordneten streifenförmigen Fläche angeordnet. Bevorzugt sind für die ersten Codiermittel räumliche Lichtmodulatoren einsetzbar, da sie sich für optische Rechneranwendungen be­ reits bewährt haben und sie in ihrem Lichtdurchtrittseigen­ schaften ständig rekonfigurierbar sind. Es sind aber auch Flüssigkristallmatrixen denkbar, welche entsprechend ange­ steuert werden, sowie andere entsprechende Verschlußmechanis­ men, welche dem Fachmann aus der Praxis bekannt sind. Diese ersten Codiermittel werden beispielsweise aus einem Beleuch­ tungsmittel BEL, welches einen gleichmäßigen Lichtstrahl LS abgibt beleuchtet. Nach Durchtritt durch die ersten Codier­ mittel trifft dieser Lichtstrahl beispielsweise auf optische Abbildungsmittel OAM, welche beispielsweise in Form einer Linsenmatrix realisiert sein können. Dort wird der Licht­ strahl LS in beispielsweise vier Unterlichtstrahlen LS5 bis LS20 aufgeteilt.In Fig. 1 an example of an electro-optical computing arrangement according to the invention is given. An input vector Z is given, for example, via a feed 10 in an input stage IN which, for example, carries out coding and normalization of the input vector. For example, the first coding means SLM is controlled via a signal line 20 . In the first coding means SLM, the individual dimensions of the input vector Z are preferably coded separately in areas. A five-dimensional vector is shown schematically here, but any number of dimensional vectors can be imagined and coded. For example, the amount of the value of each dimension of the vector is standardized for coding and then arranged according to its standardized size as a slot in the first coding means on an associated strip-shaped surface. Spatial light modulators can preferably be used for the first coding means, since they have already proven themselves for optical computer applications and their light transmission properties are constantly reconfigurable. But there are also conceivable liquid crystal matrixes, which are controlled accordingly, and other corresponding closure mechanisms, which are known to those skilled in the art from practice. These first coding means are illuminated, for example, from a lighting means BEL which emits a uniform light beam LS. After passing through the first coding means, this light beam strikes, for example, optical imaging means OAM, which can be implemented, for example, in the form of a lens matrix. There, the light beam LS is divided into four sub-light beams LS5 to LS20, for example.

Bei diesem Vorgang tritt eine besonders wichtige Eigenschaft der erfindungsgemäßen Anordnung zu Tage nämlich deren inhä­ rente Parallelisierbarkeit. Zur parallelisierten Abarbeitung des Eingangsvektors Z ist es also gemäß der Erfindung ledig­ lich erforderlich das Abbild des ersten Codiermittels, in Form eines Lichtstrahls zu parallelisieren. Die Grenzen für die Parallelisierung gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung sind also lediglich durch optische Anordnungen zur Verviel­ fältigung von Lichtstrahlen und durch die Detektionseigen­ schaften der intensitätsmessenden Detektoren in der erfin­ dungsgemäßen Anordnung beschränkt.A particularly important property occurs in this process the arrangement according to the invention to the day namely pension parallelizability. For parallel processing of the input vector Z is therefore single according to the invention Lich the image of the first coding means required in Parallelize the shape of a light beam. The limits for the parallelization according to the arrangement according to the invention are therefore only to be multiplied by optical arrangements light rays and through the detection system intensity measuring detectors in the inventions limited arrangement according to the invention.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die funktio­ nale Bewertung des codierten Eingangsvektors mit Hilfe von Funktionsfiltermitteln durchgeführt, auf welche die aufge­ spaltenen Lichtstrahlen LS5 bis LS20 auftreffen. Die Funkti­ onsfiltermittel sind mit FM5 bis FM20 gemäß den auftreffenden Abbildern in den Lichtstrahlen LS5 bis LS20 bezeichnet. Für jede Bewertung eines Eingangsvektors Z durch eine radiale Ba­ sisfunktion ist also gemäß der Erfindung beispielsweise min­ destens ein solches Funktionsfiltermittel FM erforderlich. In den einzelnen Funktionsfiltermitteln sind dann, wie später noch erläutert werden wird, die einzelnen Funktionen in kor­ respondierenden Bereichen zu den Codierungsbereichen der Co­ dierungsmittel abgelegt. Die funktionale Bewertung des Ein­ gangsvektors Z in den Funktionsfiltermitteln wird beispiels­ weise durch eine Lichtintensitätsverminderung der Lichtinten­ sität der einzelnen Lichtstrahlen LS5 bis LS20 durchgeführt. Die integralen Helligkeiten der entsprechenden Lichtstrahlen wird im Anschluß nach Durchtritt durch die Funktionsfilter­ mittel durch Detektoren D5 bis D20, welche in ihren Bezeich­ nungen den Lichtstrahlen und den Funktionsfiltermitteln ent­ sprechen, detektiert. According to a further feature of the invention, the functio nal evaluation of the coded input vector using Functional filter means performed on which the split light rays LS5 to LS20. The functi Onsfiltermittel are with FM5 to FM20 according to the incident Images in the light beams LS5 to LS20. For any evaluation of an input vector Z by a radial Ba According to the invention, the disfunction is, for example, min such a function filter means FM is required. In the individual function filter means are then, as later will be explained, the individual functions in kor areas corresponding to the coding areas of the Co depositing agent. The functional evaluation of the one gangsvektor Z in the function filter means is for example wise by reducing the light intensity of the light inks the individual light beams LS5 to LS20. The integral brightnesses of the corresponding light rays is then after passing through the function filter medium by detectors D5 to D20, which in their designation the light rays and the functional filter media speak, detected.  

Im Anschluß werden bevorzugt gemäß der mathematischen Be­ schreibung des elektronisch optischen Rechners in einer Aus­ gangsformstufe in Teileinheiten 50 und 60 beispielsweise die Signale der gemessenen Lichtintensitäten LI5 bis LI20 ent­ sprechend den Gleichungen (10) und (11) im Gleichungsteil um­ geformt, um Zwischenergebnisse zu bilden. Diese Zwischener­ gebnisse der umgeformten Lichtintensitätssignale werden bei­ spielsweise in Multiplikationsstufen MS1 bis MS4 gemäß Glei­ chung (12) mit Konstanten kappa1 bis kappa4 multipliziert um ein zweites Zwischenergebnis zu erhalten. Die ersten Zwi­ schenergebnisse aus den Multiplikationsstufen MS1 bis MS4 werden im Anschluß bevorzugt einer Summationsstufe SUM20 zu­ geführt, in welcher sie zu einem Signal B aufsummiert werden. Weiterhin werden sie bevorzugt Multiplikationsstufen M1 bis M4 zugeführt, in welchen sie mit Wichtungsfaktoren w1 bis w4 multipliziert werden, um ein zweites Zwischenergebnis zu bil­ den, welches im Anschluß zum Beispiel in einer Summationsstu­ fe SUM10 aufsummiert wird und einer Divisionsstufe DIV10 als Signal A zugeführt wird. Das erste Teilergebnis B und das zweite Teilergebnis A werden im Anschluß in einer Divisions­ stufe DIV10 durcheinander dividiert, wodurch sich das Aus­ gangssignal O ergibt. Bei der Erläuterung von Fig. 1 sollte bedacht werden, daß es sich hier lediglich um eine beispiel­ hafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronisch optischen Rechners handelt. Falls der Fachmann einmal das er­ findungsgemäße Prinzip die funktionale Bewertung eines Ein­ gangsvektors durch Codierung und durch Abschwächung von Lichtstrahlen durchzuführen, begriffen hat, so kann er auch andere Anordnungen konstruieren, welcher dieses erfindungsge­ mäße Prinzip beinhalten und die eventuell andere Mittel, bei­ spielsweise Beleuchtungsmittel oder Filtermittel einsetzen, als dies in Fig. 1 beschrieben wurde. Anwendungserforder­ nisse können es auch erlauben, auf einzelne Bestandteile der Anordnung verzichten zu können. Subsequently, according to the mathematical description of the electronic optical computer in an output form in sub-units 50 and 60, for example, the signals of the measured light intensities LI5 to LI20 are formed in accordance with equations (10) and (11) in the equation part to provide intermediate results form. These intermediate results of the converted light intensity signals are multiplied by constants kappa1 to kappa4 for example in multiplication stages MS1 to MS4 according to equation (12) in order to obtain a second intermediate result. The first intermediate results from the multiplication stages MS1 to MS4 are then preferably fed to a summation stage SUM20, in which they are summed up to form a signal B. Furthermore, they are preferably supplied to multiplication stages M1 to M4, in which they are multiplied by weighting factors w1 to w4, in order to form a second intermediate result, which is subsequently added up, for example, in a summation stage SUM10 and is supplied to a division stage DIV10 as signal A. . The first sub-result B and the second sub-result A are then divided in a division stage DIV10, resulting in the output signal O. In the explanation of FIG. 1, it should be borne in mind that this is merely an exemplary embodiment of an electronic optical computer according to the invention. If the person skilled in the art has once understood the principle according to the invention to carry out the functional evaluation of an input vector by coding and by attenuating light rays, he can also construct other arrangements which include this principle according to the invention and which may include other means, for example lighting means or Use filter media as described in Fig. 1. Application requirements can also make it possible to dispense with individual components of the arrangement.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine Codierung eines Eingangs­ vektors in einem erfindungsgemäß eingesetzten ersten Codier­ mittel. Beispielsweise wird als erstes Codiermittel ein räum­ licher Lichtmodulator SLM, wie er in [2] dargestellt ist, verwendet. Es sind jedoch auch andere Verschlußmechanismen denkbar, welche definiert in transparente und untransparente Bereiche aufteilbar sind, wie beispielsweise Flüssigkristall­ verschlüsse, oder auch mechanische Verschlüsse. Es ist bei der Auswahl eines geeigneten ersten Codiermittels jedoch zu berücksichtigen, in welcher Zahl und mit welcher Geschwindig­ keit und in welcher Dimension die Vektoren am Eingang IN des elektronisch optischen Rechners eintreffen. Entsprechend ist zu berücksichtigen, daß die durchzuführende Codierung und die Einstellung des ersten Codiermittels mit einer bestimmten Ge­ schwindigkeit durchführbar sein muß. In Fig. 1 ist als Bei­ spiel die Codierung eines fünfdimensionalen Eingangsvektors Z mit den Dimensionen Z₁ bis Z₅ dargestellt. Vorzugsweise wer­ den im ersten Codiermittel normierte Größen des Eingangsvek­ tors codiert, damit die Absolutbeträge bei der Bewertung durch den Rechner keine Rolle spielen. Die Codierung der ein­ zelnen Werte, welche den jeweiligen Vektordimensionen zuge­ ordnet sind findet beispielsweise in der Dimension D in Form von streifenförmigen Bereichen im ersten Codiermittel statt. Wie erkannt werden kann, ist das erste Codiermittel in diesem Fall weitestgehend undurchsichtig. Es ist jedoch auch durch­ aus denkbar, daß eine im Vergleich hierzu inverse Darstellung gewählt wird. Die Vektorkomponenten der einzelnen Dimensionen Z₁ bis Z₅ sind in Form von Durchlaßschlitzen S1 bis S5 co­ diert. Die Anzahl der Vektordimensionen entspricht hier bei­ spielsweise M, welche hier zu 5 gewählt wurde. Das erfin­ dungsgemäße Verfahren soll jedoch nicht nur lediglich auf Vektoren der Dimension 5 beschränkt werden. Es ist sofort an­ schaulich klar, daß auch Vektoren mit einer anderen Dimensi­ onsanzahl durch die erfindungsgemäße Anordnung in einem er­ sten Codiermittel codiert werden können. Die Anzahl der Be­ reiche und die Größe des Codiermittels muß dann entsprechend gewählt werden. Auch die Lage und Anordnung, sowie Form der einzelnen Bereiche zur Codierung der einzelnen Vektordimen­ sionen Z₁ bis Z₅ ist nicht maßgeblich für die Durchführung der Erfindung. Für die Codierung des Eingangsvektors in der erfindungsgemäßen Anordnung ist lediglich eine eindeutige Zu­ ordnung der Vektordimensionen zu entsprechenden Bereichen im ersten Codiermittel vorzugeben. Beispielsweise ist es auch denkbar, daß kreisförmige, konzentrisch angeordnete Bereiche gewählt werden, welche den einzelnen Vektordimensionen zuor­ denbar sind. Die einzelnen Werte für die jeweiligen Vektordi­ mension würden dann beispielsweise durch tortenartige Segmen­ te, welche beispielsweise durch die Normierung der Werte in Form von Winkeln ableitbar wären, gegeben. Diese Art der Auf­ teilung hätte den Vorteil, daß sich eine Codierung wählen ließe, welche eine besonders fein abgestufte Codierung einer bestimmten Dimension erlaubte, indem diese beispielsweise im äußeren Ring eines konzentrischen Kreisfeldes angeordnet wür­ de. Damit könnte beispielsweise auch der Einfluß einer be­ stimmten Teilfunktion, welche bei der rationalen Basisfunkti­ on eine besondere Rolle spielt, besonders genau bezüglich ih­ res Einflusses auf das Ergebnis berücksichtigt werden. Fig. 2 shows an example of a coding of an input vector in a first coding medium used according to the invention. For example, a spatial light modulator SLM, as shown in [2], is used as the first coding means. However, other closure mechanisms are also conceivable which can be divided into transparent and non-transparent areas, such as liquid crystal closures, or mechanical closures. When selecting a suitable first coding means, however, it must be taken into account in what number and with what speed and in what dimension the vectors arrive at the input IN of the electronic optical computer. Accordingly, it must be taken into account that the coding to be carried out and the setting of the first coding means must be able to be carried out at a specific speed. In Fig. 1, the coding of a five-dimensional input vector Z with the dimensions Z₁ to Z₅ is shown as a game. Preferably, who codes the quantities of the input vector standardized in the first coding means so that the absolute amounts play no role in the evaluation by the computer. The coding of the individual values, which are assigned to the respective vector dimensions, takes place, for example, in dimension D in the form of strip-shaped areas in the first coding means. As can be seen, the first coding means is largely opaque in this case. However, it is also conceivable that an inverse representation is selected in comparison with this. The vector components of the individual dimensions Z₁ to Z₅ are co dated in the form of through slots S1 to S5. The number of vector dimensions corresponds here to M, for example, which was chosen to be 5 here. However, the method according to the invention should not only be limited to vectors of dimension 5 . It is immediately clear to see that vectors with a different number of dimensions can be encoded by the arrangement according to the invention in one of the most encoding means. The number of loading areas and the size of the coding means must then be selected accordingly. The location and arrangement, as well as the shape of the individual areas for coding the individual vector dimensions Z₁ to Z₅ is not decisive for the implementation of the invention. For the coding of the input vector in the arrangement according to the invention, only a clear assignment of the vector dimensions to corresponding areas in the first coding means is to be specified. For example, it is also conceivable that circular, concentrically arranged areas are selected which can be added to the individual vector dimensions. The individual values for the respective vector dimension would then be given, for example, by pie-like segments, which could be derived, for example, by normalizing the values in the form of angles. This type of division would have the advantage that a coding could be chosen which would allow a particularly finely graduated coding of a certain dimension, for example by arranging it in the outer ring of a concentric circular field. Thus, for example, the influence of a certain sub-function, which plays a special role in the rational basic function, could also be taken into account particularly precisely with regard to its influence on the result.

Die Dimension des ersten Filtermittels ist hier beispielswei­ se als D gewählt, und das Licht, welches beispielsweise von einem Laser abgegeben wird, tritt durch die Codierungsschlit­ ze S1 bis S5 hindurch. Bevorzugt sind die einzelnen Vektor­ komponenten des Vektors Z zwischen 0 und 1 codiert. Hier in Fig. 2 ist beispielsweise ein Vektor Z = (0,6, 0,4, 0, 0,7, 0,4)T dargestellt. Für diese Variante des erfindungsgemäßen ersten Codiermittels ergibt sich für rechteckige Codierungs­ schlitze dessen Durchlässigkeit beispielsweise zu: Gleichung (4). Darin bedeuten rect [x] = 1 wenn |x| < ½ und rect [x] = 0 in sonstigen Fällen. Bevorzugt ist jeder Streifen, welcher einer Vektordimension zugeordnet ist, meistens undurchlässig außer einen schmalen Schlitz, welcher bei y = Dzj mit einer Breite δ angeordnet ist. Bevorzugt wird das durch dieses er­ ste Codiermittel durchtretende Lichtbündel, durch optische Abbildungsmittel OAM, wie bereits in Fig. 1 beschrieben den Funktionsfiltermitteln, welche in Fig. 3 beschrieben werden, zugeführt. Die optischen Abbildungsmittel stellen dabei bei­ spielsweise ein Feld von Linsen dar, können aber auch in Form von Prismen oder Spiegeln realisiert werden.The dimension of the first filter means is selected here as D, for example, and the light, which is emitted by a laser, for example, passes through the coding slots S1 to S5. The individual vector components of the vector Z are preferably coded between 0 and 1. A vector Z = (0.6, 0.4, 0, 0.7, 0.4) T is shown here in FIG. 2, for example. For this variant of the first coding means according to the invention, the permeability of rectangular coding slots results, for example, in: Equation (4). Here rect [x] = 1 if | x | <½ and rect [x] = 0 in other cases. Preferably, each stripe which is assigned to a vector dimension is mostly impermeable except for a narrow slit which is arranged at y = Dz j with a width δ. The light bundle passing through this first coding means is preferably fed to the function filter means, which are described in FIG. 3, by optical imaging means OAM, as already described in FIG. 1. The optical imaging means represent, for example, a field of lenses, but can also be implemented in the form of prisms or mirrors.

Fig. 3 gibt ein Beispiel für ein Funktionsfiltermittel zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen elektronisch optischen Re­ chenanordnung an. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, das Ab­ bild des ersten Codiermittels, in welchen der Eingangsvektor Z in irgendeiner geeigneten Weise in Form von Durchlässig­ keits- und Nichtdurchlässigkeitsstellen codiert wurde einem Funktionsfiltermittel, in Fig. 1 mit FM5 bis FM20 bezeich­ net, zuzuführen. Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, für jede radiale Basisfunktion, welche beispielsweise für die Bewertung eines Eingangsvektors durch ein neuronales Netz er­ forderlich ist, ein solches Funktionsfiltermittel FM vorzuse­ hen. Jedem solchen Funktionsfiltermittel wird bevorzugt ein Abbild des ersten Codiermittels, welches durch die optischen Abbildungsmittel OAM erzeugt wurde, zugeführt. Dabei sollte bevorzugt beachtet werden, daß die Detektoren für die Abnahme der Lichtintensität kallibriert werden sollten, und daß die optischen Ablenkungsmittel eine möglichst hohe Güte aufweisen sollten, indem sie jedem Funktionsfiltermittel eine gleiche Lichtintensität zur Verfügung stellen. Fig. 3 gives an example of a functional filter means for use in an electronic optical Re arrangement according to the invention. According to the invention, it is provided that the image of the first coding means, in which the input vector Z was coded in any suitable manner in the form of permeability and non-permeability points, is fed to a function filter means, designated FM5 to FM20 in FIG. 1. According to the invention, it is further provided that such a functional filter means FM be provided for each radial basic function, which is necessary, for example, for the evaluation of an input vector by a neural network. An image of the first coding means, which was generated by the optical imaging means OAM, is preferably fed to each such functional filter means. It should preferably be noted that the detectors for the decrease in light intensity should be calibrated and that the optical deflection means should be of the highest possible quality by providing the same light intensity to each functional filter means.

Beispielsweise sind in Funktionsfiltermittel FM fünf Teil­ funktionen FK1 bis FK5 zu einer radialen Basisfunktion kombi­ niert. Hierbei ist zu beachten, daß die Abbildungseigenschaf­ ten des optischen Abbildungsmittels bevorzugt so geartet sein müssen, daß sie entsprechende Bereiche für die Codierung der Vektordimensionen auf die entsprechenden Bereiche, in denen sich die codierten Teilfunktionen FK befinden, abbilden. Fallweise kann es erforderlich sein, die Dimension D des Funktionfiltermittels FM anders zu wählen als die Dimension D des ersten Codiermittels. Für diesen Fall müssen die optisch­ en Abbildungseigenschaften an diese Größenzu- oder -abnahme angepaßt sein. Analog gilt diese Aussage, falls die einzelnen Vektordimensionen im Funktionsfiltermittel anders codiert sind, bzw. kreisförmige Bereiche oder diagonal streifenförmi­ ge Bereiche aufweisen. Wie erkannt werden kann, weist eine Teilfunktion FK1 der radialen Basisfunktion, welche durch das Funktionsfiltermittel FM in Fig. 3 dargestellt wird ein Ma­ ximum M1 bei 0,75 auf, während eine Teilfunktion FK2 ein Ma­ ximum M2 bei 0,4 aufweist. Hier sind beispielsweise glocken­ förmige Funktionen gewählt worden, welche im Fall von FK1 ei­ nen Intensitätsverlauf I1 und im Fall von FK2 einen Intensi­ tätsverlauf I2 aufweisen. Die Intensitätsverläufe der Teil­ funktionen FK3 bis FK5 sind nicht dargestellt, sind aber be­ vorzugt ähnlich geartet wie die der gezeigten. Wie weiter er­ kannt werden kann, variiert die Basisbreite der Glocken zwi­ schen der kleinsten Teilfunktion FK1 und der breitesten Teil­ funktion FK4. Die Abschwächungsintensität der jeweiligen Teilfunktionen ist hier in diskreter Form realisiert worden. Ein solcher diskreter Bereich ist beispielsweise für Teil­ funktion FK2 mit A2 gegeben und für Teilfunktion FK4 mit A4. Die Diskretisierung der glockenförmigen Kurvenverläufe in Grauwertstufen hat den Vorteil, daß bei der Bewertung der üb­ rig bleibenden Lichtintensität nach Durchtritt des Licht­ strahls durch die ersten Codiermittel und die ersten Funkti­ onsfiltermittel in Form von Intensitätsstufen bewertet werden kann, so daß der Detektor graduell abgestufte Lichtintensitä­ ten erhält, welche leichter festzustellen sind. Im erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist als Zahl der radialen Basisfunktionen N = 4 gewählt. Entsprechend ist die Anzahl der Funktionsfiltermittel 4. Die für die Bewertung der einzelnen Vektordimensionen des Eingangsvektors Z zu ver­ wendenden Teilfunktionen FK1 bis FK5 sind in entsprechenden Bereichen des Funktionsfiltermittels, auf welche die codier­ ten Informationen der entsprechenden Vektordimensionen auf­ treffen angeordnet. Fallweise kann es in Abhängigkeit der zu bewertenden Funktionen FK1 bis FK5 im Funktionsfiltermittel FM günstiger sein, eine im Vergleich zu Fig. 3 inverse Dar­ stellung zu verwenden, falls diese ein besseres Meßergebnis, bei der Detektion der Veränderung der Lichtintensität, im De­ tektor erwarten läßt. Im Fall von Fig. 3 ist das Funktions­ filtermittel hauptsächlich durchlässig. Die Lichtdurchlässig­ keit des i-ten Funktionsfiltermittels ist dabei durch Glei­ chung (5) angegeben. Der in dieser Gleichung verwendete MIN-Operator wählt dabei die kleinsten seiner Argumente aus. α ist dabei eine Konstante. Bei der streifenförmigen Ausführung des betreffenden Bereiches für die jeweiligen Vektordimensio­ nen im ersten Funktionfiltermittel und im ersten Codiermittel ist beispielsweise der Grauwertverlauf für eine jeweilige Funktion und ihrer korrespondierenden Vektordimension µi,j vertikal zentriert. Dies ist mit den Intensitätsverläufen I1 und I2 in Fig. 3 veranschaulicht. Beispielsweise fällt die Kurve beiderseits des Maximums in Grauwertstufen quadratisch mit dem Abstand zum Maximum ab. In Fig. 3 ist dieser Abfall als Helligkeitszunahme dargestellt. Gemäß der erfindungsgemä­ ßen Anordnung ergibt sich die Lichtintensität, welche bei­ spielsweise an Detektoren D5 bis D20 gemessen werden kann aus Gleichung (6). Dabei wird davon ausgegangen, daß δ « σÿD ist und K für die unbekannten Konstanten steht. Die allgemeine Basisfunktionen sind dabei durch Gleichung (1) und die norma­ lisierten Basisfunktionen durch Gleichung (2) gegeben. Wäh­ rend normalisierte Gauß′sche Basisfunktionen durch Gleichung (3) angegeben werden.For example, five partial functions FK1 to FK5 are combined to form a radial basic function in function filter means FM. It should be noted here that the imaging properties of the optical imaging means must preferably be such that they map corresponding areas for coding the vector dimensions to the corresponding areas in which the coded subfunctions FK are located. In some cases it may be necessary to choose the dimension D of the function filter means FM differently than the dimension D of the first coding means. In this case, the optical imaging properties must be adapted to this size increase or decrease. This statement applies analogously if the individual vector dimensions are coded differently in the function filter means, or if they have circular regions or diagonal stripe-shaped regions. As can be seen, a partial function FK1 of the radial basic function, which is represented by the function filter means FM in FIG. 3, has a maximum M1 at 0.75, while a partial function FK2 has a maximum M2 at 0.4. Here, for example, bell-shaped functions have been selected which have an intensity curve I1 in the case of FK1 and an intensity curve I2 in the case of FK2. The intensity profiles of the sub-functions FK3 to FK5 are not shown, but are preferably of a similar nature to that shown. As can be seen, the base width of the bells varies between the smallest subfunction FK1 and the widest subfunction FK4. The attenuation intensity of the respective sub-functions has been implemented here in a discrete form. Such a discrete area is given, for example, for partial function FK2 with A2 and for partial function FK4 with A4. The discretization of the bell-shaped curves in grayscale levels has the advantage that when evaluating the remaining light intensity after passage of the light beam through the first coding means and the first function filter means in the form of intensity levels can be evaluated, so that the detector gradual graded light intensities receives which are easier to identify. In the exemplary embodiment according to the invention according to FIG. 1, N = 4 is selected as the number of radial basic functions. The number of functional filter means is correspondingly 4 . The partial functions FK1 to FK5 to be used for the evaluation of the individual vector dimensions of the input vector Z are arranged in corresponding areas of the function filter means to which the coded information of the corresponding vector dimensions meet. Depending on the functions FK1 to FK5 to be evaluated in the function filter means FM, it may be more favorable to use an inverse position compared to FIG. 3 if this can be expected to result in a better measurement result in the detection of the change in light intensity in the detector . In the case of Fig. 3, the functional filter means is mainly permeable. The translucency of the i-th functional filter means is given by equation (5). The MIN operator used in this equation selects the smallest of its arguments. α is a constant. In the strip-like design of the area in question for the respective vector dimensions in the first function filter means and in the first coding means, for example, the gray value curve for a respective function and its corresponding vector dimension μ i, j is centered vertically. This is illustrated with the intensity profiles I1 and I2 in FIG. 3. For example, the curve on both sides of the maximum falls in grayscale squared with the distance to the maximum. This drop is shown in FIG. 3 as an increase in brightness. According to the arrangement according to the invention, the light intensity, which can be measured for example on detectors D5 to D20, results from equation (6). It is assumed that δ «σ ÿ D and that K stands for the unknown constants. The general basic functions are given by equation (1) and the normalized basic functions by equation (2). While normalized Gaussian basis functions can be given by equation (3).

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Bewertung eines Eingangs­ vektors, welcher durch erste Codiermittel in einem Licht­ strahl moduliert wurde und durch erste Funktionsfiltermittel für jeweils eine radiale Basisfunktion zu bewerten ist. Fig. 4 stellt dabei eine Überlagerung der Bilder von Fig. 2 und Fig. 3 dar. Erfindungsgemäß soll ein Eingangsvektor gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung auf diese Art im elektronisch op­ tischen Rechner bewertet werden. Wie erkannt werden kann, führt in diesem Beispiel die Funktion FK1 nicht zu einer Ab­ schwächung beim Lichtbündel des Funktionswertes für die Vek­ tordimension Z1, welcher in Form eines Lichtschlitzes S1 co­ diert wurde. Der Lichtbündelteil mit den Funktionswert der Vektordimension Z2 jedoch, welcher in Form eines Lichtschlit­ zes S2 codiert wurde, trifft auf den Bereich A2 der Teilfunk­ tion FK2 der radialen Basisfunktion. Gemäß der Grauwertabstu­ fung der Funktion FK2 wird das Licht des Schlitzes S2 also beim Durchtritt durch das Funktionsfiltermittel gemäß dem Grauwert der Teilfunktion FK2, im Bereich A2 abgeschwächt. Die Teilfunktion FK3 beeinflußt nicht den Funktionswert des Vektors der Dimension Z3, denn wie erkannt werden kann, liegt der Codierschlitz des Funktionswertes S3 neben der Teilfunk­ tion FK3 und die volle Intensität des Lichtschlitzes S3 wird vom Funktionsfiltermittel FM durchgelassen. Für die Vektordi­ mension Z4 und seine Komponente, welche in einem Lichtschlitz S4 codiert wurde, trifft dasselbe zu wie für die Vektordimen­ sion Z2. Dieser Lichtschlitz, in Form eines Abbildes des er­ sten Codiermittels, welcher den Vektor Z codiert hatte, trifft auf einen Grauwertbereich A4 der Teilfunktion FK4, der radialen Basisfunktion. Gemäß der erfindungsgemäßen Anord­ nung, wird das Licht des Lichtschlitzes S4 durch die Grauwer­ tabstufung der Funktion FK4 im Bereich A4 in seiner Intensi­ tät vermindert. Für die Vektordimension Z5 und die Komponen­ te, welche in Form eines Lichtschlitzes S5 codiert wurde, trifft dasselbe zu, wie für die Vektordimension Z3. Das heißt, das Licht, des Lichtschlitzes S5 wird durch die Teil­ funktion FK5 nicht abgeschwächt, da es auf einen völlig transparenten Bereich des Funktionsfiltermittels trifft. Fig. 4 shows the evaluation according to the invention of an input vector which has been modulated in a light beam by first coding means and is to be evaluated by first function filter means for each radial basic function. Fig. 4 shows a superimposition of the images of Fig. 2 and Fig. 3. According to the invention, an input vector according to the arrangement according to the invention is to be evaluated in this way in an electronic computer. As can be seen, in this example the function FK1 does not lead to a weakening of the light bundle of the function value for the vector dimension Z1, which was coded in the form of a light slot S1. However, the light bundle part with the functional value of the vector dimension Z2, which was coded in the form of a light slot S2, strikes the area A2 of the partial function FK2 of the radial basic function. According to the gray value gradation of the function FK2, the light of the slot S2 is thus attenuated in the area A2 when it passes through the function filter means according to the gray value of the partial function FK2. The subfunction FK3 does not influence the function value of the vector of dimension Z3, because, as can be seen, the coding slot of the function value S3 lies next to the subfunction FK3 and the full intensity of the light slot S3 is let through by the function filter means FM. For the vector dimension Z4 and its component, which was coded in a light slot S4, the same applies as for the vector dimension Z2. This light slot, in the form of an image of the first coding means which had encoded the vector Z, strikes a gray value area A4 of the subfunction FK4, the radial basic function. According to the arrangement according to the invention, the light of the light slot S4 is reduced in intensity by the gray scale gradation of the function FK4 in the area A4. The same applies to the vector dimension Z5 and the components, which was coded in the form of a light slot S5, as for the vector dimension Z3. This means that the light from the light slot S5 is not weakened by the partial function FK5, since it strikes a completely transparent area of the functional filter means.

Nach Durchtritt des vom Beleuchtungsmittel BEL ausgehenden und durch das erste Codiermittel SLM und die jeweiligen Funk­ tionsfiltermittel FM durchgetretenen Lichts, ist dessen je­ weilige Lichtintensität in Form von Lichtintensitätswerten LI5 bis LI20 zu messen. Hierzu wird von den in Fig. 1 darge­ stellten Detektoren D5 bis D20 vorzugsweise die integrale Lichtintensität gemäß Gleichung (7) bestimmt. Hierzu wird Gleichung (8) als Voraussetzung angenommen, so daß sich Glei­ chung (9) ergibt. Gemäß Fig. 1 erfolgt beispielsweise im An­ schluß mit den Lichtintensitätswerten LI5 bis LI20 in der Komponente 50 eine Multiplikation mit 1/(2Kα), welche zu Gleichung (10) führt. Auf dieses Zwischenergebnis, wird in Komponente 60 von Fig. 1 bevorzugt die inverse Exponential­ funktion angewendet, was zu Gleichung (11) führt. Weitere Multiplikationen mit kappai und wI führen zu Gleichung (12). Der gewünschte Ausgangswert des Systems wird im Anschluß zu Gleichung (13) nach Summationen und Divisionen erhalten. Da­ bei kann die Konstante K bestimmt werden, indem die Lichtin­ tensität von einem Detektor gemessen wird, wobei der Strahl jedoch nicht durch das erste Codiermittel und das erste Funk­ tionsfiltermittel hindurchtritt. Um eine genaue Aussage bei der Messung der Lichtintensitäten durch die Detektoren zu er­ möglichen, ist dieser Vorgang vorzugsweise zur Kallibrierung der entsprechenden Detektoren durchzuführen.After passing through the light emanating from the lighting means BEL and passing through the first coding means SLM and the respective function filter means FM, the respective light intensity is to be measured in the form of light intensity values LI5 to LI20. For this purpose, the integral light intensity according to equation (7) is preferably determined by the detectors D5 to D20 shown in FIG. 1. For this purpose, equation (8) is assumed as a prerequisite, so that equation (9) results. Referring to FIG. 1, for example in con nection with the light intensity values LI5 to LI20 in the component 50 is a multiplication by 1 / (2Kα) which results in Equation (10). The inverse exponential function is preferably applied to this intermediate result in component 60 of FIG. 1, which leads to equation (11). Further multiplications with kappai and wI lead to equation (12). The desired output value of the system is obtained after equations (13) after summations and divisions. Since the constant K can be determined by measuring the light intensity from a detector, but the beam does not pass through the first coding means and the first function filter means. In order to make a precise statement when measuring the light intensities by the detectors, this process should preferably be carried out for the calibration of the corresponding detectors.

Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß durch die erfin­ dungsgemäße Anordnung eine sehr schnelle Bewertung von Ein­ gangsvektoren durch lichttechnische Maßnahmen möglich ist, wobei zur Bestimmung der Ausgangsgröße lediglich additive und multiplikative Verknüpfungen erforderlich sind. Die erfin­ dungsgemäße Anordnung hat dabei den großen Vorteil, daß sie durch die optischen Komponenten einen hohen Grad an inhären­ ter Parallelisierbarkeit aufweist. Der optisch codierte Ein­ gangsvektor kann dabei durch einfache Linsenmatrizen oder Spiegelanordnungen vervielfältigt werden und durch radiale Basisfunktionen in Form von Funktionsfiltermitteln parallel bewertet werden.In summary it can be said that through the inventions arrangement according to the invention a very quick evaluation of a is possible by means of lighting technology measures, whereby only additive and multiplicative links are required. The invent Arrangement according to the invention has the great advantage that it a high degree of inherent through the optical components ter has parallelizability. The optically coded on gangsvector can by simple lens matrices or Mirror arrangements can be duplicated and by radial Basic functions in the form of function filter means in parallel be rated.

Teilweise kann es sinnvoll sein, auch die Funktionsfiltermit­ tel so auszugestalten, daß diese durch den optischen Rechner variierbar eingestellt werden können, was bedeutet, daß genau wie beim ersten Codiermittel, räumliche Lichtmodulatoren für die Funktionsfiltermittel verwendbar sind. Auf diese Weise können während des Betriebs des Rechners andere radiale Ba­ sisfunktionen eingestellt werden. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn durch den Rechner ein einzelner Eingangs­ vektor durch mehrere neuronale Netze bewertet werden soll, welche durch unterschiedliche radiale Basisfunktionen charak­ terisiert sind, oder falls zwischen der Verwendung des Rech­ ners als neuronalem Netz und als Fuzzy-Controller umgeschal­ tet werden soll. In some cases it can be useful to include the function filter tel so that these through the optical computer can be set variably, which means that exactly as with the first coding means, spatial light modulators for  the functional filter means can be used. In this way can other radial Ba functions can be set. For example be the case if the computer has a single input vector is to be evaluated by several neural networks, which are characterized by different radial basic functions terized, or if between the use of the Rech nerswitched as a neural network and as a fuzzy controller should be tet.  

Gleichungsteil Equation part

LiteraturstelleReference

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[2] "Optical Signal Processing" J. Horner, Academic Press, INC., 1987, S. 478-495;
[1] "Neural Networks in Automation Technology" S. Hafner (ed.), R. Oldenbourg Verlag, Munich, 1994, pp. 159-192;
[2] "Optical Signal Processing" J. Horner, Academic Press, INC., 1987, pp. 478-495;

Claims (10)

1. Elektronisch optische Rechenanordnung,
  • a) bei der als erste Kodiermittel (SLM) Mittel zur Kodierung eines Eingangsvektors (Z) vorgesehen sind, bei denen in Flächenbereichen für die jeweilige Vektordimension (Z₁, . . . Z₅) der zugehörige Komponentenwert in Form einer Hell-Dunkel-Verteilung (S₁, . . ., S₅) dargestellt und/oder ko­ diert wird, wodurch die Intensität von durch das Kodier­ mittel durchscheinendem Licht verändert wird, wobei jeder Dimension (Z₁, . . . Z₅) und jedem Wert ein definierter Flä­ chenbereich (S₁, . . ., S₅) des Kodiermittels (SLM) zugeordnet ist,
  • b) bei der als erste Funktionsfiltermittel (FM), zur funktio­ nalen Bewertung des kodierten Eingangsvektors (z) minde­ stens ein Filter vorgesehen ist, welches in seiner Flä­ chenaufteilung bezüglich Werten und Dimensionen von Ein­ gangsvektoren eindeutig mit dem ersten Kodiermittel korre­ spondierende Flächenbereiche (Z₁, . . . Z₅) aufweist, wobei ein je Vektordimension und Komponente zu erzeugender Funkti­ onswert dadurch realisiert wird, daß die funktionale Ab­ hängigkeit zwischen einem als Funktionsargument dienenden Komponentenwert einer Vektordimension und dem zugehörigen Funktionswert durch eine Hell-Dunkel-Verteilung im einem der Vektordimension zugeordneten Flächenbereich angegeben ist, die dem Funktionsverlauf entspricht und welche die Intensität von durch die Funktionsfiltermittel durchschei­ nendem Licht verändert,
  • c) bei der Leuchtmittel (BEL) zur homogenen Ausleuchtung des ersten Kodiermittels (SLM) vorgesehen sind,
  • d) bei der optische Abbildungsmittel (OAM) zur Abbildung des ausgeleuchteten ersten Kodiermittels (SLM) auf ein jewei­ liges erstes Funktionsfiltermittel (FM) vorgesehen sind,
  • e) bei der Detektionsmittel (D) vorgesehen sind zur Detektion der integralen Helligkeit des vom Leuchtmittel (BEL) aus­ gehenden Lichtes nach Durchtritt durch die ersten Kodier­ mittel und die ersten Funktionsfiltermittel in Form einer Lichtintensität,
  • f) bei der als Ausgangsformmittel Mittel zur elektronischen Umformung der Lichtintensität in ein Ausgangssignal vorge­ sehen sind
  • g) und bei der mindestens die ersten Kodiermittel (SLM) die optischen Abbildungsmittel (OAM) und die ersten Funktions­ filtermittel (FM) optisch so angeordnet sind, daß das Licht der Leuchtmittel (BEL) nacheinander durch sie hin­ durchtritt.
1. electronically optical computing arrangement,
  • a) in which the first coding means (SLM) are provided for coding an input vector (Z), in which the associated component value in the form of a light-dark distribution (S₁ ,..., S₅) is shown and / or coded, whereby the intensity of the light transmitted through the coding medium is changed, with each dimension (Z₁,... Z₅) and each value having a defined area (S₁,. ., S₅) of the coding means (SLM) is assigned,
  • b) in which at least one filter is provided as the first function filter means (FM), for the functional evaluation of the coded input vector (z), which in its surface distribution with respect to values and dimensions of input vectors clearly corresponds to the first coding means corresponding area areas (Z₁ ,... Z₅), wherein a function value to be generated for each vector dimension and component is realized in that the functional dependency between a component value serving as a function argument of a vector dimension and the associated function value by a light-dark distribution in one of the vector dimension assigned surface area is specified, which corresponds to the course of the function and which changes the intensity of light shining through the function filter means,
  • c) where illuminants (BEL) are provided for homogeneous illumination of the first coding means (SLM),
  • d) in which optical imaging means (OAM) are provided for imaging the illuminated first coding means (SLM) onto a respective first function filter means (FM),
  • e) the detection means (D) are provided for detecting the integral brightness of the light coming from the illuminant (BEL) after passing through the first coding means and the first functional filter means in the form of a light intensity,
  • f) in which means for electronically transforming the light intensity into an output signal are provided as the output shaping means
  • g) and at least the first coding means (SLM), the optical imaging means (OAM) and the first functional filter means (FM) are arranged optically so that the light from the illuminants (BEL) passes through them one after the other.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der als Flächenbereich im ersten Kodiermittel (SLM) für eine jeweilige Vektordimension (Z₁, . . ., Z₅) ein Streifen vorgesehen ist, welcher sich zwischen minimalem und maximalem zu kodierenden Wert erstreckt, in welchem ein diskreter Wert in Form eines Rechteckigen Berei­ ches (S₁, . . . S₅) an dem seinem Wert entsprechenden Ort im Streifen kodiert wird, wobei für einen Maximalen Wert entwe­ der ganz hell oder ganz dunkel als Kodierung gewählt wird.2. Arrangement according to claim 1, in which the surface area in first coding means (SLM) for a respective vector dimension (Z₁,..., Z₅) a strip is provided, which is between minimum and maximum value to be encoded, in which is a discrete value in the form of a rectangular area ches (S₁,... S₅) at the place corresponding to its value in Stripe is encoded, where for a maximum value which is selected as very light or very dark as coding. 3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der als Flächenbereich im ersten Filtermittel für eine jeweilige Vektordimension ein Streifen vorgesehen ist, welcher sich zwischen minimalem und maximalem zu kodierenden Wert erstreckt, in welchem eine als Filterfunktion (FK₁, . . ., FK₅) dienende Glockenkurve (I) in Form eines kontinuierlich oder diskret seinen Grauwert ändernden Bandes realisiert ist, wobei die Breite der Glockenkurve ei­ nem Bereich aus dem Flächenbereich entspricht und deren Werte wie in Anspruch 2 hell oder dunkel kodiert sind.3. Arrangement according to claim 2, in which the surface area in first filter means for a respective vector dimension Strip is provided, which is between minimal and maximum value to be encoded, in which a as Filter function (FK₁,..., FK₅) serving bell curve (I) in the form one that changes its gray value continuously or discreetly Band is realized, the width of the bell curve ei corresponds to an area from the area and their values are coded light or dark as in claim 2. 4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Ausgangsformmittel (50, 60, MS, M SUM, DIV) so ausgestal­ tet sind, daß ein jeweiliger Lichtintensitätswert (LI5, . . ., LI20) durch eine erste Konstante dividiert wird und auf das Ergebnis dieser Division eine inverse Exponentialfunktion an­ gewendet wird. 4. Arrangement according to one of the preceding claims, in which the initial shaping means ( 50 , 60 , MS, M SUM, DIV) are designed so that a respective light intensity value (LI5,..., LI20) is divided by a first constant and an inverse exponential function is applied to the result of this division. 5. Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Ausgangsformmittel so ausgestaltet sind, daß ein jeweiliger Lichtintensitätswert zur Bildung eines ersten Zwischenergebnisses mit einer zwei­ ten lichtstrahlindividuellen Konstante (kappa) multipliziert wird und das erste Zwischenergebnis zur Bildung eines zweiten Zwischenergebnisses mit einer dritten lichtstrahlindividuel­ len Konstante (w) multipliziert wird, wonach zur Bildung ei­ nes ersten Teilergebnisses (b) die ersten Zwischenergebnisse aufsummiert werden und zur Bildung eines zweiten Teilergeb­ nisses (a) die zweiten Zwischenergebnisse aufsummiert werden und zur Bildung des Ausgangswertes (o) das zweite durch das erste Zwischenergebnis dividiert wird.5. Arrangement according to claim 4, wherein the starting molding means are designed so that a respective light intensity value to form a first intermediate result with a two multiplied th individual light beam constant (kappa) and the first intermediate result to form a second Intermediate result with a third individual beam len constant (w) is multiplied, after which ei the first partial result (b) the first intermediate results be added up and to form a second partial result nisses (a) the second interim results are summed up and to form the initial value (o) the second by the first intermediate result is divided. 6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Rechner als neuronales Netz ausgebildet ist, indem als Filterfunktionen (FK₁, . . ., FK₅) in den ersten Funktionsfilter­ mitteln (FM) radiale Basisfunktionen in Form von Gaußvertei­ lungen (I) verwendet werden.6. Arrangement according to one of the preceding claims, in which the computer is designed as a neural network by as Filter functions (FK₁,..., FK₅) in the first function filter average (FM) radial basic functions in the form of Gaussian distribution lungs (I) can be used. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Rechner als Fuzzy-Rechner ausgebildet ist, indem als Filter­ funktionen in den ersten Filtermitteln die Eingangs Fuzzy-Sets verwendet werden und in den Ausgangsformmitteln die De­ fuzzifizierung nach der Schwerpunktsmethode durchgeführt wird.7. Arrangement according to one of claims 1 to 5, wherein the Computer is designed as a fuzzy computer by using as a filter functions in the first filter means the input Fuzzy sets are used and the De fuzzification carried out according to the focus method becomes. 8. Anordnung nach Anspruch 7 und insbesondere Anspruch 5, bei der die Defuzzifizierung nach der Schwerpunktsmethode durch­ geführt wird, indem die dritte lichtstrahlindividuelle Kon­ stante als Schwerpunkt des jeweiligen Ausgangs Fuzzy-Sets ge­ wählt wird.8. Arrangement according to claim 7 and in particular claim 5, at defuzzification using the focus method is performed by the third light beam individual Kon was the main focus of the respective output fuzzy set is chosen. 9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der Mittel zur Normierung der verwendeten Größen vorgesehen sind. 9. Arrangement according to one of the preceding claims, in which Means for normalizing the sizes used are provided.   10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der als ein die Lichtintensität dem Durchtritt verminderndes Mit­ tel (SLM, FM) ein räumlicher Lichtmodulator vorgesehen ist.10. Arrangement according to one of the preceding claims, in which as a co-reducing the intensity of light tel (SLM, FM) a spatial light modulator is provided.
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