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第1章 はじめに

近年、パターン認識や文字・音声の認識などの分野において、ニューラルネット ワークはおおいに活躍してきている。実用的に使えるものになってまだ間もない 分野ではあるが、その起源は 1943年に発表された McCulloch と Pitts の論文に さかのぼる。

彼らは、脳内にある神経細胞(ニューロン)の機能や動作についてその簡単な モデルを示し、いくつかのニューロンを結合させたネットワークによって簡単な 論理演算ができることを示した。脳の記憶・学習のメカニズムは人間にとって長年の 研究テーマであり、実際の脳の動作には遥かに及ばないものの、実用的なモデルを 示したことは大きな成果であった。

そして 1949年に Hebb は、ニューロンの情報入力部分にあるシナプス結合において、 その結合強度がニューロンの興奮によって強まるという変化則を示し、この結合強度の 強弱こそが脳内における情報の分散的な記憶の本質であると提案した。 すなわち、先ほどの変化則が脳の学習の基本法則であるとした。

現在のニューラルネットワークの基本原理ともいえるこれら2つの提案を受けて、 1958年 Rosenblatt により具体的なパターン識別システムである Perseptron が 提案された。それ以後は、その基本的な能力やその応用など、Perseptron に 関する様々な研究が行なわれた。

一時期、1969年に Minsky と Papert らにより単純パーセプトロンの能力の限界を 厳しく評価されたためにそれらの研究は停滞したが、1986年には Rumelhart によって 誤差逆伝搬法(バックプロパゲーション)という多層パーセプトロンにおける学習 アルゴリズムが発表され、その後は再び盛んな研究が行なわれるようになり現在も なお続いている。

これと並行して、1982年には Hopfield が相互結合型のネットワークモデルを用いて 連想記憶などへの応用を提案し、Perseptron とともに研究が進められた。 [1]

一方、生体としての神経細胞の研究も進んでおり、不応性など実際のニューロンが 示す反応を採り入れたニューロンモデルも提案された。 それは、1961年の Caianiello のモデルに端を発している。その後、1970年代頃には 実際の神経細胞がカオス的反応を示すことが認められるようになり、 1990年には合原らがカオスニューロンモデルを発表した。 カオスのもつ独特の反応が脳の動作により近くなるとして期待された。 [2, 3]

本研究では、このカオスニューロンを用いて3層パーセプトロンを構築し、 バックプロパゲーションによるカオスパラメータの学習を試みる。 学習の例として、複数の周期パターンをネットワークに記憶させてみる。 そして、ランダムな順番でパターンを入力し続けたときに、最近の入力パターンが 記憶させた周期パターンとなっているかどうかを検出させる。パターンには "X,T,W,S,C,F" の六つを使い、"X-T-W-X-T-W-X- tex2html_wrap_inline1248 " と "S-C-F-S-C-F-S- tex2html_wrap_inline1248 " の周期3の二つの周期パターンを記憶させる。

カオスニューラルネットでは、過去に入力されたパターンを順に記憶するわけでは ないので、原理的に 100% 正確な検出を行なうことはできないが、 統計的な検出を行なうことには応用できると期待される。



Deguchi Toshinori
1998年04月01日 (水) 12時03分23秒 JST