DD217341A1 - Kognitiver generalisator fuer assoziative erfahrungsspeicher und konditionierbare zuordner zum ausbilden hypothetischer verknuepfungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf lernfaehige und kognitive Systeme und dient zur technischen Simulation der synthetischen Verallgemeinerung oder Generalisierung eines Begriffs. Die Aufgabe liegt im Aufzeigen der Struktur- und Funktionsprinzipien eines kognitiven Generalisators. Die Loesung besteht im wesentlichen darin, dass zustandsveraenderliche Koppeleinheiten vorhanden sind, deren erste Relatoreingaenge mit dem Ausgang der Verknuepfungseinheit des Generalisators verbunden sind und deren zweite Relatoreingaenge mit einzelnen konditionalen Eingaengen fuer besondere Begriffsinformationen verbunden sind. Die Relatorausgaenge sind mit Eingaengen der Verknuepfungseinheit gekoppelt, so dass assoziierte Invarianten der Relatorausgaenge disjunktiv in die logische Verknuepfung des Generalisators einbezogen werden. Ein zusaetzlicher Verknuepfungseingang ermoeglicht die Einbeziehung einer exzitatorischen oder inhibitorischen Invariante. Mit mindestens einem Relator ist ein Rueckstelleingang verbunden, um den Relator von aussen gesteuert in den Grundzustand "keine Verbindung" zurueckzusetzen. Fig. 6

Description

Titel der Erfindung

Kognitiver Generalisato.r für assoziative Erfahrungsspeicher und konditionierbare Zuordner zum Ausbilden hypothetischer Verknüpfungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht.sich auf lernfähige und kognitive Systeme des Forschungs- und Anwendungsbereichs der künstlichen Intelligenz und Wissenstechnik. Sie dient zur technischen Simulation elementarer Denkprozesse, besonders der synthetischen Verallgemeinerung oder hypothetischen Generalisierung eines Begriffs durch "strukturelles Lernen" (d. h. durch Erfassen oder Annehmen von Beziehungen als "(Er-)kenntnisse" bzw. "Annahmen" -, gleichbedeutend mit Kenntniserwerb (Erkenntnis) bzw. Hypothesenbildung (Annahme)), Die erfindungsgemäße Implementierung der kognitiven (erkenntnismäßigen) oder hypothetischen Synthese assoziierter Information simuliert das "Assoziieren aus Erfahrung" (d. h. Anwenden von gespeicherten bedingten Relationen als erworbene "Kenntnisse" - Kenntnisnutzung) bzw. das "assoziative Erinnern" an bedingte Zuordnungen für hypothetische Verknüpfungen( z. B. zur Verifikation von bedingten Urteilen, Voraussagen oder Vorstellungen).

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist dasjenige von konditionierbaren kognitiv-logischen Strukturen zum Darstellen von erweiterbarem Wissen zwecks Simulation kognitiver Prozesse und Grobmodellierung des "denkenden" Gedächtnisses für assoziative Speicher- und Verarbeitungsfunktionen. Besondere Klassen von Anwendungsbeispielen sind assoziative Kopplungs- oder Zuordnungsmatrizen (vgl. WP 145 810 und WP GOöf/244 488.0), assoziative Erfahrungsspeicher für Intelligente Automaten

(vgl. WP G06F/244 489.7), konditionierbare Logik- oder Zuordnungseinheiten zum erfahrungsgemäßen Ausbilden bedingter logischer Verknüpfungen durch strukturelles Lernen (vgl. WP G06F/234 948/8) und zum assoziativen Einkoppeln von "vorgestellten'¹ Signalen in Übertragungskanäle durch "erinnerndes" Assoziieren aus Erfahrung (vgl. WP 145 810) oder lernfähige Zuordnungskomplexe als "kognitiv-logische Gedächtnissysteme* für vom Erfinder seit 1978 definierte Intelligente Automaten (vgl. WP 145 338, WP 145 436, WP 149 723, WP Q153 744 und WP G06F/234 948/8). Besondere Anwendungsobjekte der Erfindung sind beispielsweise mikroelektronische Gedächtnismodelle, kognitiv-logische Systeme zum strukturellen Speichern und lerntypischen Verwerten, von Wissen (vgl. msr 25(1982) H. 12, S. 669-673) und konditionierbare Wissensbasen zur Realisierung von lernfähigen Automaten mit Adaptionsvermögen und künstlichem Intellekt, z. B. für Prozeß-, Maschinen- oder Robotersteuerungen und wissensbasierte Beratungseinheiten zur intelligenten Entscheidungsfindung im Mensch-Maschine-Oialog.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Der erfindungsgemäße "kognitive Generalisator" betrifft die vom Erfinder bisher bekanntgemachten assoziativen Erfahrungsspeicher,und Zuordnungskomplexe mit Fähigkeiten zur Struktur- und Funktionsänderung für bedingte Zuordnungen und modifizierbare logische Verknüpfungen. Ihre Prinzipien wurden in folgenden Patentschriften vom Erfinder seit 1978 beschrieben: WP 145 338, WP 145 810, WP 149 723, WP 0153 744, WP G06F/234 948/8, WP G06F/244 438.0 und WP G06F/244 489.7. Ein wesentliches Element des Generalisators ist die vom Erfinder bereits bekanntgemachte konditionierbare Koppeleinheit, bezeichnet als "kognitiver ReIator zum erfahruhgsgemäßen Aufbauen bzw. Abbauen einer bedingten Relation" (vgl. gleichlautende Patentschrift des Erfinders sowie WP 145 810, WP G06F/244 488.0 und WP G06F/ 244 489.7) . - · .· ' ; /. =

Bekannt sind hardwaremäßige Simulatoren des bedingten Reflexes, lernfähige logi-sche Schaltungen nach dem Prinzip von Uttley und lernende Zuordner als Klassifikatoren aufbauend auf dem Prinzip der Lernmatrix von Steinbuch oder dem Percept.ron von Rosenblatt. Sie verwenden im Unterschied zum erfindungsgemäßen Generalisator arithmetische Einheiten (z. B. Zähler oder sequentielle Logikschaltungen) für die additive bzw.subtraktive oder multiplikative Errechnung von Verknüpfungswerten für den graduellen Verbindungsaufbau bzw. -abbau durch Konditionierungen in sogenannten Lernphasen. Die Ausbildung bedingter Zuordnungen wird unter der Bedingung der Koinzidenz aufeinander beziehbarer Signalwerte oder Symbole bekannterweise gemäß der bedingten Wahrscheinlichkeit der assoziierbaren Informationen implementiert. Außer Zählschaltungen wurden auch Speicherelemente mit Sättigungscharakteristik (z. B. Ferritringkerne, Transf luxoren,. Meraistoren oder elektrochemische Zellen) vorgeschlagen, obwohl sie Abweichungen von einer exakten Bestimmung der bedingten relativen Häufigkeit mit sich bringen. ' Die aufgezeigten Struktur- und Funktionsprinzipien des erfindungsgemäßen kognitiven Generalisatdrs ermöglichen, daß er, z. B. in Integration mit anderen Generalisatoren, kognitiven Analysatoren oder Synthesatoren (vgl. Patentanmeldungen des Erfinders), durch moderne LSI- oder VLSI-Technologien der Mikroelektronik (z. B. mit MOS- oder CiMOS-Transistoren in Verbindung mit Kapazitäten) realisierbar ist, ohne daß aufwendige Zählschaltungeh erforderlich sind. Er verändert seine logische Funktion durch strukturelles Lernen und Speichern mindestens einer bedingten Relation gemäß dem im Generalisator gebildeten korrelativen Produktmittelwert zweier zuordenbarer Signale, die der Verbundanalyse unterzogen werden. Zur Ausbildung einer erfahrungsgemäßen Assoziation im Generalisator wird die Erfüllung der Koinzidenzbedingung des strukturellen Lernens zeitlich und/oder häufigkeitsmäßig bewertet. -

Der kognitive Generalisator simuliert gemäß dem Ziel der Erfindung den situationsabhängigen Kenntniserwerb und/ oder die assoziative Hypothesenbildüng.zur Verallgemeinerung bzw. Generalisierung eines Begriffs. Er implementiert die assoziative Einbeziehung von Invarianten seiner konditionalen Eingänge für begriffliche Besonderheiten in die bedingte disjunktive Verknüpfung des Generalisators zur Verifikation seiner Ausgangsinvariante, die den verallgemeinerbaren Begriff oder eine assoziierte bzw. assoziierbäre Information als ihren semantischen-Inhalt darstellt. Oede begriffliche Invariante des Generalisators kann einem Signalwert, Variablenwert, Zeichen, Symbol, Wort, Satz (Invariantensatz) oder Muster (n-Tupel) entsprechen. , Die Erfindung unterscheidet sich von dem "kognitiven Synthesator*, der vom Erfinder mit einer Patentanmeldung bereits bekanntgemacht worden ist, durch ihre besondere Struktur und Fähigkeit zur hypothetischen Verknüpfung durch assoziative "Annähmen" gemäß der weitergefaßten Zielstellung der Erfindung.

Ziel der Erfindung \

Ein Schlüsselprobelra der interdisziplinären Kognitionswissenschaft (cognitiv science) und Wissenstechnik (knowledge engineering) ist die technische Simulation kognitiver (erkenntnismäßiger) Grundprozesse des Denkens und Lernens, insbesondere der kognitiven oder hypothetischen Synthese (d. h. synthetischen Verallgemeinerung bzw. hypothetischen Generalisierung) und der kognitiven Analyse (bzw. analytischen Abstraktion). .

Das Ziel der Erfindung ist das Aufzeigen eines ökonomisch realisierbaren kognitiven Generalisators als modulare bzw. elementare Erfahrungsspeicher- oder Zuordnungseinheit zum Implementieren disjunktiv konditionierter Assoziationen für die kognitive und auch hypothetische Synthese aufgrund der erfahrungsgemäßen Verallgemeinerung bzw. assoziativen Generalisierung eines Begriffs. Durch lerntypische Strukturänderung und Ausbildung der bedingten logischen bzw.

hypothetischen Verknüpfung des Generalisators_: aoll das selbst- oder fremdorganisierte "Erfassen" oder "Annehmen" (Aufbauen und strukturelle Speichern) bzw. "Vergessen" (Abbauen) von Kausalitätsbeziehungen (als erworbene relevante bzw. irrelevante (belanglose) "Kenntnisse" des Generalisators) simuliert werden. Dazu sollen konditionierbare Assoziations- oder Koppeleinheiten des Generalisators mit erfindungsgemäßen "kognitiven Relatoren" realisiert werden.

Die Erfindung erzielt die Zusammenschaltung mehrerer kognitiver Generalisatoren an parallelen konditionalen Eingängen für Bedingungs- oder Schlüssel informationen zwecks Aufbaus assoziativer Kopplungs- oder Zuordnungsmatrizen und Erfahrungsspeicher mit parallelen Eingängen und Ausgängen (vgl. WP G06F/244 488.0 und WP GOöF/244 489.7) / die als konditionierbare Zuordner für bedingte disjunk-*· '. tive Verknüpfungen zum Assoziieren aus Erfahrung eingesetzt werden können (vgl. Verfahren zur assoziativen Einkopplung von Signalen in einen Übertragungskanal - WP 145 810). _; " ' ·.

Ein besonderes Ziel der Erfindung ist die technische Simulation ,der könditionierbaren Einbeziehung disjunkter bedingter Relationen (als Kenntnisse und/oder Annahmen) in die erweiterbare Begriffsstruktur eines im Rahmen der Lerndisposition verallgemeinerbaren Begriffs. Die simulierbare erfahrungsgemäße oder hypothetische Begriffserweiterung entspricht dem fundamentalen Generalisieren eines Begriffs, d. h. dem "Erfassen" oder "Annehmen" einer bedingten Relation als erworbene "Kenntnis" bzw. "Annahme", um etwas Besonderes (Konkretes) zu etwas Allgemeinem (Abstraktem) gehörig "aufzufassen" , das den generalisierten Begriff charakterisiert. Die konditionierte Ausbildung der Begriffsstruktur ist die Voraussetzung für das synthetische "Assoziieren aus Erfahrung", d. h. das "erinnernde Vorstellen" (z. B. assoziative Ergänzen) durch Afferenzsynthese und das induktive Schließen vom Besonderen zum Allgemeinen (bzw. vom

Einzelnen zum Besonderen) in 'den kortikalen Assoziationskomplexen des Gehirns.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht im Aufzeigen der Struktur- und Funktionsprinzipien eines "kognitiven Generalisators" als generalisierender Zuordnen gemäß dem Ziel der Erfindung. Eine wesentliche Eigenschaft des kognitiven Generalisators ist seine universelle Eignung zur Realzeit-Simulation kognitiver Prozesse durch parallele bedingte Verknüpfungen. Er implementiert das strukturelle Lernen und Asso-^; ziieren aus Erfahrung aufgründ bedingter Relationen zwischen" Invarianten seiner modifizierbaren logischen Struktur. Er dient als einfaches kognitiv-logisches Gedächtniselement für eine disjunktive Begriffsstruktur zum Aufbau von Wissensbasen als Modelle semantischer Begriffsnetze/ die mit Relationen/ Zusammenhangsgraphen oder Zubrdnungs- oder Inferenzregeln darstellbar sind.

Das "strukturelle Lernen" wurde vom Autor in Patentschriften (z. B. WP G06F/234 948/8, WP G06F/244 488.0 und WP' G06F/244 489.7) und Veröffentlichungen (z. B. msr 25 (1982) H. 9, S. 489-493) als "Grundprozeß des Lernens" für psychologisch klassifizierte Lernformen definiert. Sein elementarer Prozeß ist der abrupte oder graduelle· Aufbau bzw. Abbau einer Kausalitätsbeziehung zwischen verifizierbaren Invarianten (z. B. Signalwerten), die über eine konditionierbare Assoziation für eine bedingte Relation entsprechend der Lerndisposition einander zuordenbar sind. Der Beziehungsaufbau simuliert den "Kenntniserwerb" infolge der zeitlich und/oder häufigkeitsmäßig bewerteten Koinzidenz von Signalereignissen-'der aufeinander beziehbaren Invarianten für bedingt zuordenbare Segriffe, bzw. Informationen. Die erworbene "Kenntnis" entspricht der durch Konditionierung erfaßten Kausalitätsbeziehung zwischen Invarianten, die Begriffe als Stützinformationen von Modellen darstellen. Der Beziehungsaufbau erfolgt nach

einmaliger oder mehrmaliger Erfüllung der Koinzidenzbedingung in einem bestimmten Zeitintervall abhängig vom Resultat der Verbundanalyse eines "kognitiven Relators" zum Feststellen einer "Gewohnheitsstärke-Verbindung" (nach Hull) oder "Wahrscheinlichkeitsverbingung" (nach Stachowiak) Ein kognitiver Relator dient als zustandsveränderliche Assoziations- oder Koppeleinheit zum strukturellen Lernen und Speichern der bedingten Relation.- Durch die erfahrungsgemäß konditionierte oder von außen erzwungene (gesteuerte) Zustandsveränderung eines Relators kann die konditionierbare Assoziation ausgebildet oder verhindert (gehemmt) werden. Die funktionale Verbindung zum Implementieren einer "lernbaren" Kausalitätsbeziehung wird mittels, des Relators entweder situationsabhängig hergestellt, gefestigt (konsolidiert) oder zerstört. Die mit den kognitiven Relatoren implementierbaren bedingten Relationen entsprechen "konditionierbaren Assoziationen" zwischen erregbaren Neuronen eines Gedächtnismodells, analog den veränderlichen synaptischen Verbindungen und konditionierbaren iVlembranbezirken der Nervenzellen (auch innerhalb der Zellkörper) des assoziativen Gedächtnisses, insbesondere im Kortex (Großhirnrinde) des Zentralnervensystems. Eine "erworbene. Kenntnis" kann als aufgebaute bedingte Relation entweder kurzzeitig oder langzeitig strukturell gespeichert bleiben (analog dem Behalten von Kenntnissen im Kurzzeit- oder Langzeitgedächtnis bis zum Vergessen oder Umlernen).

Die Konditionierung des "bedingten Reflexes" als fundamentale Lernform ist mit dem kognitiven Generalisator (Fig. 2 und 3) und seinen ausgangsseitig disjunktiv verknüpften kognitiven Relatoren (15) simulierbar. Mit der Invariante (Symbol C_R. ) für den "unbedingten Reiz"_v/ der die unbedingte Reaktion (Symbol C'_B) verursacht, können die anfänglich indifferenten Invarianten (Symbole' CL bis C^) durch ausreichende Konditionierungen bedingt disjunktiv verknüpft werden, so daß sie als "bedingte Reize" zum Auslösen "bedingter Reaktionen" (Symbol C'_B) fungieren.

Die unbedingte oder bedingte Reaktion entspricht der Verifikation der Ausgangsinvariante (Cg), die den allgemeinen Begriff darstellt, dessen modifizierbare Begriffsstruktur durch die erweiterbare disjunktive Verknüpfung des Geheralisators simuliert wird. Eine bedingte Reaktion wird durch eine verifizierte begriffliche Invariante (Symbol C'_g) des Generalisatorausgangs charakterisiert. Sie resultiert aus der erweiterten Disjunktion der unter einem Begriff unbedingt oder bedingt zusammengefaßten Eingangsinvarianten (C_R1, C_R2, 'C,/.../' C.,), die Repräsentanten der Klasse des Begriffs sind und die unbedingten bzw. bedingten Reize für die fest bzw. bedingt zugeordnete Reaktion symbolisieren. Ein besonderes Merkmal des erfindungsgemäßen Generalisators ist, daß er auf assoziative Weise, d. h. nur durch bedingte Relationen, hypothetisch für bedingte Reaktionen höherer Ordnung konditioniert werden kann. Beispielsweise gilt die "angenommene'' bedingte Zuordnung Cp-*- C'_ß aufgrund der bereits konditionierten bedingten Zuordnung CL —*-_ C' infolge der zeitlich und/oder häufigkeitsmäßig bewerteten Koinzidenz der bedingten Reize C. und C₂, ohne daß ein unbedingter Reiz (z. B. Cg₁-für'Cg-: —*· C'_B) zur Konditionierung der bedingten Reaktion höherer Ordnung (C₂-*- C'₈) in Koinzidenz mit dem "neuerlernbaren" bedingten Reiz C„ erforderlich ist. Der kognitive Generalisator hat die Fähigkeit zur Ausbildung hypothetischer Verknüpfungen durch assoziatives "Annehmen" bedingter Relationen (z, B. C₂-*- Co) aufgrund seiner bedingten Reaktion (C' ) als "erfahrungsgemäß" assoziierte "Vorstellung" in funktioneller Zuordnung zu koinzidenten Invarianten (z. B. C. und C₂) seiner konditionalen oder Bedingungseingänge (3). Die hypothetisch angenommenen bedingten Relationen müssen durch wiederholte Erfüllung der Koinzidenzbedingung gefestigt (konsolidiert) werden, um ihren Abbau durch "Vergessen" oder "Umlernen" zu verhindern.

Der Abbau (d. h, das "Vergessen" der bedingten Relationen im Generalisator ist fremd- oder selbstorganisiert möglich, so daß die Kurzzeit- oder Langzeitspeicherung von

erworbenen Kenntnissen oder Annahmen als "vergeßbare Erfahrungen" bzw. "zu bekräftigende Hypothesen" simulierbar ist. Einzelne Relatoren des Generalisators können über Rückstelleingän.ge (21) von außen in den Zustand "keine Verbindung" rückgesetzt werden. Das selbsttätige graduelle oder abrupte Abbauen der bedingten Relationen im Gene-' ralisator wegen ungenügender Wiedererfüllung der Koinzidenzbedingung (unzureichende Konsolidierung) wird in kurzzeitig speichernden kognitiven Relatoren (z. B. ladungsgesteuerten oder monostabilen Koppeleinheiten, vgl. WP 145 810 und WP G06F/244 489.7) implementiert.

Der kognitive Generalisator ist als vielseitig einsetzbarer Modul für -das Anwendungsgebiet der Erfindung entwickelbar.. Seine Realisierung in hochintegrierten Schaltungen der Mikroelektronik, z. 8. in .Gate-Arrays, PLA-Strukturen oder, MOS- bzw. CMOS-Technologien (vgl. Fig. 6), und auch in zukünftigen Computertechnologien der Wissenstechnik für maschinelle Intelligenz ist prinzipiell möglich. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die- im Erfindungsanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1: Zusammenhangsgraph der modifizierbaren Begriffsstruktur des kognitiven Generalisators

Fig. 2: Schaltsymbol des kognitiven Generalisators

Fig. 3: präzisierter Zusammenhangsgraph des kognitiven Generalisators

Fig. 4:. Signalflußbild des kognitiven Generalisators

Fig. 5: Signalflußbild eines kognitiven Reiators des Generalisators

Fig. 6: Schaltungsbeispiel für einen kognitiven Generalisa tor

Fig. 7: Schaltungsöeispiel für ein Trägheits- oder Ladungsglied.

,Die Fig. 1 zeigt den Zusammenhangsgraph der erweiterbaren Begriffsstruktur, die mit einem kognitiven Generalisator zur Repräsentation eines verallgemeinerbaren Begriffs modelliert wird. Die verifizierte Invariante C_n stellt

den allgemeinen,. generalisierbaren Begriff als Resultat einer ausbildbaren Disjunktion dar, die durch mindestens eine-prädisponierte (fest veranlagte) unbedingte Relation (z. B. ausgehend von der Invariante Gg- oder C_ß2) und durch disjunkte "lernbare" (aufbaubare bzw. abbaubare) bedingte Relationen von in die Verknüpfung einbeziehbaren Invarianten C. (i = 1, ...,N) gekennzeichnet ist: . . ^v.

^C'b ^{= C}81 ^V.^CB2^V ·>* ^{V G}1^C1 ^V ·· · v.G_NC_N. . ^: Die Gewichte G. (i =1, ..., N) entsprechen der "Gewohnheitsstärke" (Hull) und drucken die Ausbildungsgrade der konditionierbaren Assoziationen aus. Ein G. wird vom Resultat der relationalen Verbundanalyse bestimmt, die durch graduelIe oder binäre Beurteilung des korrelativen Produkt-Mittelwerts Cg. C. zur zeitlichen und/oder häufigkeitsmäi3igen Bewertung der Kontiguität bzw. Koinzidenz der Signalereignisse C' und C durchgeführt wird:

.. ' τ .· ..' " ·' ^:- . .

G. = 1 bedeutet die aufgebaute bedingte Relation für die

. bedingte Zuordnung C.— C' . G. = 0 bedeutet "keine Verbindung" von G. zu C' .

Die verifizierten Invarianten C_n., C₀₀, C.,' ..., C.. und

Dl όΔ 1 'N

C' können z. B. ausgewählte Signalwerte, Zeichen, Worte, Muster oder Signalwertsätze sein, die als Daten oder Symbole unterschiedliche Informationen (z. B. Stützinformatibnen von Modellen) darstellen und verknüpften Begriffen semantischer Begriffsnetze entsprechen.

Die Anzahl der "lernbaren" (aufbaubaren bzw. abbaubaren) Kausalitätsbeziehungen des Generalisators als "entvvicRelbare Anlagen" zur konditionierten Ausbildung disjunkter bedingter Relationen entspricht der konzipierten Lerndisposition des kognitiven Generalisators zur erfahrungsgeüiäßen Verallgemeinerung bzw. assoziativen Generalisierung des von ihm dargestellten Begriffs. Die situationsabhängige Erweiterung und Modifizierung der disjunktiven Begriffsstriiktur bzw. der konditionierbaren "kognitivlogischen" Struktur des Generalisators zur Verifikation der allgemeinen Invariante C ist ein Prozeß des strukturellen Lernens. Die Struktur- und Funktionsänderung im Lernprozeß wird-durch den Aufbau mindestens einer be- '' dingten Relation ''unter der Voraussetzung der Konditionie- ' rung des kognitiven Generalisators vollzogen. Notwendig dazu ist die Erfüllung der Koinzidenzbedingung des strukturellen Lernens durch zeitliche und räumliche Kontiguität der Signalereignisse mindestens einer verifizierten Invariante C. (i = 1, ..., N) seiner konditionalen Eingänge (3) und der verifizierten Invariante C_n des Generalisator'-·" ausgangs (4), der den generalisierbaren Begriff darstellt. Als eine besondere Bedingung für die Konditionierung kann gefordert werden, daß die Verifikation der Invariante

ZeItIiCh vor der Verifikation der Invariante C' vollzogen sein muß, so daß C und C'_B quasigleichzeitig gültig bzw. wahr sind (Kontiguitätsbedingung). Die allgemeine Invariante C' wird als Funktion ursächlicher Invarianten Co₁/ Cg₂ oder C unbedingt (instinktmäßig veranlagt) bzw. bedingt (erfahrungsgemäß oder hypothetisch) verifiziert.

Die Fig. 2 zeigt das abstrakte Schaltsymbol 1 des kognitiven Generalisators mit mindestens einem unbedingten Eingang 2 und konditionalen Eingängen 3. Ausgehend voa unbedingten Eingang'2 und möglichen zusätzlichen Eingängen für unbedingt wirkende Invarianten (z. 3.Cp. bzw. G„₂)

besteht mindestens eine prädeterminierte (konzeptionell veranlagte) Kausalitätsbeziehung zur Verifikation, der allgemeinen Invariante C'_R des Generalisatorausgangs 4. Die disjunktiv verknüpfbaren konditionalen Eingänge 3 für "bedingt wirkende⁹ Invarianten C. (i = I₁ ..., N) können situationsabhängig durch Konditionierungen des strukturellen Lernens effektiviert werden. Dabei fungieren die unbedingten Eingänge 2, 5 und/oder auch bereits effektivierte konditionale Eingänge 3 als Referenzeingänge für die Konditionierung bzw. Konsolidierung disjunkter bedingter Relationen zwischen Invarianten C und der bedingt zuordenbaren Invariante'C„. Durch das Ausbilden konditionierbarer Assoziationen im Generalisator 1 können ausgewählte Invarianten· C. assoziativ in die erweiterbare disjunktive· Verknüpfung des Generälisators 1 einbezogen- werden . Infolgedessen· sind durch "Assoziieren aus Erfahrung" mit verifizierten, bedingt wirkenden Invarianten C. assoziierte Informationen in den Übertragungskanal von einem wirksamen Generalisatoreingang (z. B. 2 für C_R1) zum Generalisatorausgang 4 einkoppelbar.

Alle Invarianten C_n.,,"C₀₀, C₁ bis C" können allqemeine In-

, öl ο Δ ± N ,

Varianten (analog C' ) von anderen Generalisator-, Synthesator- oder Analysatorausgängen sein, so daß die Verkettung, Kaskadierung, Verkopplung oder Vernetzung mehrerer kognitiver Generalisatoren zur ä'iodellierung kognitiv-logischer Strukturen realisierbar ist (vgl. assoziative Neurohennetze des Kortex mit verkoppelten Pyramidenzellen). ·, , . Die Eiqgangsinvarianten Cg₁, Cg_n, C. bis C_x, stellen bezüglich der allgemeinen Invariante C₀(d. h. für das Allgemeine oder Abstrakte) konkrete Einzelheiten oder Items (d.h. das Einzelne) dar, die Repräsentanten der Klasse des Begriffs Cq sind bzw. durch Konditionierung werden können. Der kognitive General is-ator 1 modelliert eine "ausbildbare" Begriff sstruktur und dient zur Simulation der kognitiven Be^ griffserweiterung und Generalisierung eines Begriffs im Rahmen der Lerndisposition.

Die Fig. 3 zeigt den präzisierten Zusammenhangsgraph des kognitiven Generalisators. Dieser veranschaulicht die "kognitiv-logische" Struktur des Generalisators 1 mit N kognitiven Relatoren 15. Die eingangsseitigen-Invarianten C. (i = 1, .../ N) sind bedingt wirksam. Einer jeden von ihnen wird am Ausgang des zugehöriger! Relators 15 nur dann eine "bedingte" Invariante 7 (z. B. kleiner Ausgangswiderstand des Relators 15) bedingt zugeordnet, wenn mindestens eine charakteristische Invariante 8 des betreffenden Relators 15 verifiziert ist. 3ede Invariante 8 kann in einem Zeitintervall gespeichert werden (durch reflexive Relation). Eine Invariante 8, die den Zustand "Verbindung hergestellt" des betreffenden Relators 15 charakterisiert, ist das speicherbare "Kennzeichen" für die erworbene Kenntnis oder hypothetische Annahme,, d.h. die erfahrungsgemäß aufgebaute (real erfaßte) bzw. assoziativ hergestellte (angenommene) bedingte Relation zwischen einer bestimmten Invariante C .(L= 1, .-...,- N) und der ihr bedingt zugeordneten Invariante 7, die der "Disjunktiönsinvariante" 6 ent-" spricht. Die Verifikation der Invariante 8 wird durch mindestens eine "Wertungsinvariante" 9 veranlaßt und durch eine (abrüstbare) reflexive Beziehung in einem gewissen Zeitintervall aufrechterhalten (d. h. Kurz- oder Langzeitspeicherung der Invariante 8 als Kennzeichen für die gespeicherte bedingte Relation). Die Wertungsinvariante 9⁽ resultiert aus der Verbundanalyse im Relator 15 und wird der "Koinzidenzinvariante" 10 zugeordnet/ die das Ergebnis einer konjunktiven Verknüpfung der betreffenden Invariante C und der Invariante C'_B (als Bezugsinvariante des Referenzeingangs 13 des Relators 15) ist. Die Verifikation der allgemeinen Invariante C' erfolgt durch die disjunktive Verknüpfung der Invarianten C₁₅₁, C^₂ und aller bedingten Invarianten 7, denen die zwischengeschalteten Disjunktionsinvarianten 6 gestaffelt zugeordnet werden können. Die Fig. 4 stellt das Signalflußbild des kognitiven Generalisators 1 dar. Es zeigt die kognitiven Relatoren 15 als Assoziations- oder Koppeleinheiten und ihre Verbindungen

mit einer Verknüpfungseinheit 16, mit den konditionalen Eingängen 3, 12 und dem Generalisatorausgang 4, 13, 14. Die Relatorausgänge (11) isind mit mindestens einem Assoziationskanal 11 (z. 8. implementiert-als Assoziationsleitung einer wire.d-or-Schaltung) der Verknüpfungseinheit 16 verbunden. Die Verknüpfungseinheit 16 implementiert die logische Verknüpfung disjunkter Invarianten des unbedingten Eingangs 2 und möglicher zusätzlicher Verknüpfungseingänge 17 sowie der Relatorausgänge 11. Der Verknüpfungsausgang 14 ist der Generalisatorausgang.

Deder Relator 15 verfügt über Verbindungen von einem der konditionalen Eingänge 3 des Generalisators, der als ein . einzelner Bedingüng,seingang' 12 (z. B. für die Invariante C, i = 1, .. ., N) fungiert, und außerdem vom Generalisatorausgang 14. Die Verbindungen sind mit Bedingungsleitungen 12 und mindestens einer Referenzleitung 13 realisierbar. Die konditionalen Eingänge 3, 12 des Generalisators gelten für die bedingt wirkenden Invarianten C₁ bis C_n,. Sie dienen zum Darstellen von Bedingungs-oder . .Schlüsselinf'or- .- mationen, die z. B. über divergierende Bedingungsleitungen 12 zu Relatoreingängen von mehreren parallel angeordneten kognitiven Generalisatoren (z. B. eines assoziativen Erfahrungsspeichers oder konditionierbaren Zuordners) übertragen werden können. Der Generalisatorausgang 14 stellt mit seiner verifizierten Invariante (z. B. C'_D) für einen generalisierbaren. Begriff die semantische- Information dar, die auf logische und, assoziative Weise als Resultat der bedingten disjunktiven Verknüpfung des Generalisators erzeugbar ist. .

In den O'oertragungskanal vom unbedingten Eingang 2, der über den Signalwandler 37 mit dem Assoziationskanal 11 verbunden ist, und in zusätzlich mögliche disjunkte. Kanäle 17 (z. B. für synonyme Symbole der Verknüpfungseingänge) wird im Prozeß des "Assoziierens aus Erfahrung" , verursacht durch mindestens eine verifizierte Invariante C der

Bedingungseingänge 12 (ζ. B. für Schlüssel information), die bedingt zugeordnete "assoziierte" Information des Assoziationskanals 11 über die Verknüpfungseinheit 15.assoziativ eingekoppelt (vgl. WP 145 810 und WP G06F/244 489.7). Die Fig. 5-zeigt das Signalflußbild eines kognitiven Relators 15 des Generalisators (vgl. Patentanmeldung des Erfinders "kognitiver Relator zum erfahrungsgemäßen Aufbauen bzw. Abbauen einer bedingten Relation"). Als Mittel zum Aufbau bzw. Abbau der .funktioneilen Kopplung des Sedingungs- oder konditionalen Eingangs 12 mit dem Relatorausgang 11 dient das (zwischengeschaltete) Konnektions- oder Koppelglied 18. Es ist mit-einer.Bewertungs- und Speichereinheit verbunden, die abhängig von ihrem korrelativen Bevvertungser-.gebnis (z. .8. Wertungsinvariante 9) und/oder ihrem Zustand (z. B. speicherbare Invariante 8) die funktioneile Kopplung (zum Implementieren der bedingten Relation C —^C' ) über die konditionierbare Assoziation graduell oder abrupt zuläßt bzw. verhindert. Das effektivierbare und steuerbare Konnektionsoder.Koppelglied 18 kann z. B. mit einem steuerbaren (z. B. elektronischen, elektrooptischen , kapazitiven, magnetischen, bio- oder elektrochemischen) Schalter, Tor, Gatter, Ventil, Signalwandler, Verstärker, Widerstand oder Transistor realisiert werden.

Die Bewertungs- und Speichereinheit 23 entscheidet abhängig vom beurteilten Ergebnis'der Verbundanal'yse über den Aufbau oder Abbau der bedingten Relation des Relators 15. Aus der Verbundanalyse resultiert ein korrelativer Produkt-Mittelwert durch Kontiguitätsbewertung mittels eines Koinzidenzsignals (vgl. Fig. 1 und 5). Er wird graduell oder schwell-' wertmäßig beurteilt, um je nach Konzeption der Lerndisposition den graduellen oder abrupten Verbind'üngsaüfbaü bzw, -abbau mit Hilfe des Konnektions- oder Koppeigliedes 18 zu steuern. Das Speichervermögen der Bewertungs- und Speichereinheit 23 ist ihre Fähigkeit zur zeitlichen Aufrechterhaltung der Verifikation eines Signalwerts als Zustand (z. B. symbolisiert durch die speicherbare Invariante 8, vgl. Fig. 3), der für die "erfaßte" Kausalitätsbeziehung und konditionierte

Assoziation das gespeicherte "Kennzeichen" darstellt. Die Speicherung des Kennzeichens (Informationsspeicherung) in einem bestimmten Zeitintervall bedeutet den Relatorzustand "Verbindung hergestellt" . Sie ist die notwendige Voraussetzung zum Implementieren der bedingten Relation (des Relators 15) zwischen den bedingt zuordenbaren Signalwerten der Leitungen 11 und 12.

Tm kognitiven Generalisator symbolisieren konditionierte Relatoren 15 mit ihren gespeicherten "Kennzeichen" die "strukturell gespeicherten" bedingten Relationen als erworbene "Kenntnisse" , d. h. den erreichten T/issenszuwachs" oder "Gewinn an Erfahrungen bzw. Annahmen" im modellierten Kurz- oder Langzeitgedächtnis. Die zeitliche Aufrecht- · erhaltung des Relatörzustandes "Verbindung hergestellt¹' kann je nach Ausführung des erfindungsgemäßen kognitiven. Relators 15 entweder in einem willkürlich steuerbaren (z. B. über den Rückstelleingang 21) oder situationsabhängig bestimmbaren Zeitintervall (zur Simulation des Vergessens wegen ungenügender Konditionierung bzw. Konsolidierung) gewährleistet werden.

Zur Verifikation und/oder, zum Speichern des Kennzeichens (8) wird ein Speicher- oder Sehaltglied 19 der Sewertungs- und Speichereinheit 23 vorgesehen. Es dient der Beurteilung des von einem Trägheits- oder Ladungsglied 20. gebildeten korrelativen Produkt-Mittelwerts (vgl. Wertungsinvariante 9 der Fig. 3), der aus der Verbundanalyse auf der Basis eines Koinzidenzsignals des Ausgangs eines Multiplikator- oder Konjunktionsgliedes 22 resultiert. Die Speicherfunktion des Speicher- oder Schaltgliedes 19 kann z. B. mit einem monostabilen oder bistabilen Flipflop, schwellwertabhängig gesteuerten Schalter oder Trigger, einem physikalischen, chemischen oder biologischen Speicherelement (z.B. mit Sättigungscharakteristik) oder einer Kapazität implementiert werden. Zur Beurteilung des Produkt-Mittelwerts der Verbundanalyse in der Bewertungs- und Speichereinheit 23 kann ,eine Transistorstufe, ein nichtlinearer Widerstand oder Verstärker, ein Schwellwertelement, Detektor oder Diskriminator

in Integration ,mit dem Speicher- oder Schaltglied 19 und/oder dem Trägheits- oder Ladungsglied 20 eingesetzt v/erden . Das Trägheits- oder Ladungsglied 20 ist durch mindestens eine Zeitkonstante seiner Übertragungsfunktion gekennzeichnet und kann mit einem Tiefpaß, T- bzw. PT-Glied, Integrator oder PI-Glied realisiert werden. Es dient zur integrativen oder ladungsabhängigen.Mittelwertbildung des Koinzidenzsignals am Ausgang des Multiplikator-.-oder Konjunktionsglieds 22. Es kann mit dem Speicher- oder Schaltglied 19 und/oder dem Multiplikator-.oder Konjunktionsglied 22 integriert werden (vgl. Fig. 6). Die verknüpfbaren Eingänge des Multiplikator- oder Konjunktionsglieds 22 sind der konditionale Relatoreingang (z. B, Bedingungsleitung 12) und der Referenzeingang des Relators 15 (z. B. Referenzleitung 13) ., Ausgangsseitig ist dieses Glied 22 mit dem Eingang der Bewertungs- und Speichereinheit 23, insbesondere des Trägheits- oder Ladungsglieds 20, verbunden» Es vollzieht die Produktbildung oder logische Konjunktion der zuordenbaren Signalwerte seiner Eingänge 12 und 13 zwecks Erzeugung des Koinzidenzsignals, Das Koinzidenzsignal dient zur Feststellung der zeitlichen und'räumlichen Kontiguität (Koinzidenz) korrelierbarer Signalereignisse der Relatoreingänge 12 und 13, Das Multiplikator- oder Konjunktionsglied 22 kann z, B. mit einem tastbaren, digitalen oder analogen Modulator.-, Tor, Gatter, steuerbaren nichtlinearen Widerstand oder Verstärker (z. B/ Transistor) oder einer logischen konjunktiven Verknüpfung realisiert werden. Es ist mit der Bewertungs- und:Speichereinheit 23 integrierbar.

Die Bewertungs- und Speichereinheit 23 ermittelt., aus dem Koinzidenzsignal durch zeitliche und/oder häufigkeitsmäßige Bewertung der Kontiguität.(d. h. der Erfüllung der Koinzidenzbedingung für das "strukturelle Lernen")ein ^:'erf ahrungsgeifläßes" Urteil· oder 'assoziatives" Maß (z. B, Gewohnheitsstärke G.)für die Gültigkeit der bedingten

Relation, die zwischen den bedingt zuordenöaren Signalwerten '(Invarianten) aes konditionalen Eingangs 12 und des Reiatorausgangs Ii ausbildDar ist. Uabei wird die Bezugsinforiiiation aes Referenzeingangs 13' als "assoziierbare" Information aufgefaßt, dieder Information des Reiatörausgangs 11 gleichgesetzt v/ira. Die Bezugsinformation entspricht dem semantischen Inhalt der verifizierten Invariante des Referenzeingangs 13, die dem verallgemeinerbaren Begriff oder der assoziierbaren bzw. assoziierten Information des Generalisatorausgangs 14 entspricht, Die- Konsolidierung (Bekräftigung) einer aufgebauten Relation des Reiators 15 erfordert die wiederholte Erfüllung der Koinzidenzbedingung durch quasigleichzeitiges Zusammentreffen der korrelierbaren Signalereignisse der Eingänge 12 und 13, um den Abbau der bedingten Relation oder das Verlassen des Zustandes "Verbindung hergestellt" (bzw, den übergang in . den Zustand "keine Verbindung") zu verhindern» Der Rückstelleingang 21 des Relator_ts 15 ist ein zusätzlicher (abrüstbarer) Eingang der Bewertungs- und Speichereinheit insbesondere des Speicher- oder Schaltgliedes .19. Er dient entweder zum Rückstellen des Reiators 15,in den Zustand "keine Verbindung" oder zum· Außerkraftsetzen der Kurz- oder Langzeitspeicherfunktion des Speicher- oder Schaltgliedes 19 (analog dem Vergessen bzw. dem Verhindern (Inhibition) des zeitlichen Behaltene von Kenntnissen im assoziativen Kurzoder Langzeitgedächtnis),

Für den Fall des graduellen Aufbaus bzw, Abbaus der konditionierbaren Assoziation bzw. der bedingten Relation des Reiators 15 wird von der Bewertungs- und Speichereinheit 23 ein kontinuierliches (analoges).oder stufenweises (digitales) Ausgangssignal zum Konnektions- oder Koppeiglied 18 übertragen, um den funktioneilen Einfluß des·'Signals der Sedingungsieit.ung 12·' auf die Relatorausgangs- oder Assoziationsleitung 11 graduell (kontinuierlich oder in Stufen) zu\ steuern (vgl. WP G0-6F/244 489.7 und den Fall in der Fia.

daß mittels des Rückstelleingangs 21 der Transistor 26 niederohiiug gesteuert ist).

öle Fig, 6 stellt ein öcnaltungsoeispiei des kognitiven Generalisators gemäß Fig. "l bis 4 dar. Für die Relat-oren 15 sind zwei .Ausführungsbeispiele mit den Transistoren 25., 26, 27, 28, 29 angegeben (vgl= Patentanmeldung "kognitiver Relator . .-. " des Erfinders und WP G06F/244 489.7), Anstelle des Konnektions- oder Koppelgliedes 18 eines ReIa-" tors: 15 ist ein Transistor 25 als steuerbarer Widerstand..-: Schalter oder Signalwandler eingesetzt. Er dient (in Verbindung mit dem Transistor 27) zur abrupten oder graduellen Herstellung der funktioneilen Verbindung entsprechend der erfahrungsgemäß erfaßten bedingten Relation zwischen dem wahren Signalvvert (z, B, 1 = H-Peael bzw, U₀) der Bedinqunasleitung 12 und den assoziierten 'Signal-wert.. (ζ. B. 0. = L-Pegel) der Assoziationsleitung 11, Der Transistor 25 ist mit einem Transistor 27 in Reihe geschaltet, der Teil eines Flipflops ist. Das Flipflop besteht aus den Transistoren 27., und'Widerständen 30 zur Realisierung des Speicher- oder Schaltglieds.19, Ein bestimmter großer Leitwert (niedri- ,. ger Widerstand) des Transistors /27 ist das speicherbare : Kennzeichen (z, 3, Invariante 8) für die aufgebaute be- . dingte Relation des betreffenden Relators 15. -.. .' Das.dem Speicher- oder Schaltglied 19 vorgeschaltete Trägheitsoder Ladungsglied 20 eines Relators. 15 (vgl , Fig, 5) wird im Schaltungsbeispiel mit dem Tiefpaß 24 oder einem (möglicherweise variierbaren) Widerstand 32 und einer Kapazität 31 realisiert/ die möglicherweise parallel zur Gate-Kapazität 33 des Transistors 27 geschaltet ist.; Der Ausgang des Tiefpasses 24 ist der Eingang (Gate) des Transistors 27. In der Fig. 6 sind mehrere Schaltungsmöglichkeiten und der Verzicht auf gestrichelt dargestellte Bauelemente angedeutet- Die Kapazität 31 und/oder der Widerstand 32 eines Relators.15 sind abrüstbar. Die Kapazität 31 kann durch die Gate-Kaoazitat 33 ersetzt werden.

wenn mit letzterer eine genügend große Zeitkonstante für die ladungsabhängige Produktrnittelwertbildung der Verbundanalyse erreichbar ist.

Zur Erzeugung des Koinzidenzsignals durch das Multiplikator- oder Konjunktionsglied 22 eines Relators 15 (vgl. Fig/ 5) ist der Transistor 29 in Reihe mit dem (abrüstbaren) Widerstand 32 und den parallelgeschalteten Transistoren 25, 2ö eingesetzt. Er steilf aie.logische'Konjunktion aer Korrelierbaren Signale öer Bedingungsleitunq 12 und der Referenzleitung 13 fest, wenn· die Koinzidenzbedingung (Kontigui-: tat) durch quasigleichzeitige Signalereignisse der zuordenbareri verifizierten Signalwerte (z, B,-l = Η-Pegel bzw, LJ ?ür die Symbole C' und C. , i ,=' 1, ,.,,. N) erfüllt ist. -

Der Leitwert des Transistors/27 wird durch die Beurteilung des korrelativen Produkt-Mittelwerts, entsprechend der Ausgangsspannung des Tiefpasses 24 bzw.. der Sp-annung übender Parallelschaltung der Transistoren 26 und 28 schwellwertabhängig oder graduell bestimmt. Er ist ein Maß für die "erfahrene" Konditionierung entsprechend der bewerteten Dauer oder Häufigkeit der Koinzidenz von korrelierbaren Signalereignissen der Leitungen 12 und 13. Infolge der Konditionierung ermöglicht der vergrößerte Leitwert des Transistors 27 die "assoziative" Wirksamkeit des steuerbaren Transistors 25, d.. h. den Einfluß des ursächlichen Signaiereignisses (ζ , B , C., i = 1, ,,,, N) der'Bedingungsiei tung-12 auf die Ässoziationsleitunq 11 der wired-or-Schaltuna und auf den

Ve'rknüpfungsausgang 14 (z- B. .C₅). Das Vorhandensein eines Mindestgrades des assoziativen Einflusses wird von. dem/ Transistor 36 der Verknüpfungseinheit 16 (vgl , Fig / 4) Festgestellt und/oder bewertet, Die wired-or-Schaltung zur disjunktiven ^Verknüpfung ist die Parallelschaltung mehrerer steuerbarer Widerstände, z. 3.. des Transistors 37. für den unbedinaten oder Referenzeinaana 2 (z. B. C ) , des Transistors für den zusätzlich'·; möglichen' Verknüpfungseingang 17 (z/.8. C₀₀) und jedes Transistors 25 in Reihe mit Transistor 27. aller-

ι . ' '

Relatoren 15 an der Assoziationsleitung 11, die mit dem Widerstand 34 des Eingangs eines Verknüpfungsgliedes 41 verbunden ist. Die Realisierung des Verknüpfungsgliedes

41 kann z. B. mit mindestens einer Transisto'rstufe 36, 35 (z. B. CMOS), einem schwellwertabhängigen Schalter oder Trigger (z. B. Schmitt-Trigger) oder einem Flipflop, auch in Verbindung bzw. Integration mit einer Konnektions-, Anpaß- oder Treiberstufe 40 (z. B. als Impulsformer, Gatter, Tor, Signalwandler, Schwellwertschalter oder Negator) durchgeführt, werden. Das Verknüpfungsglied 41 dient als Diskriminator zur Bestimmung bzw. Auswahl des verifizierten Ausgangswerts C'_B der disjunktiven Verknüpfungseinheit 16.

Es kann mindestens einen zusätzlichen Verknüpfungseingang

42 haben. Dieser dient z. B. zur Verhinderung der Verifikation des Ausgangswerts C'_B durch eine hemmende Invariante C„ (gültig in einem steuerungsabhangigen Zeitintervall) im Sinne der Negation oder Inhibition des darstellbaren Begriffs oder der assoziierbaren Information des Generalisators. ,

Die mögliche Kurz- oder Langzeitspeicherung der aufgebauten bedingten Relation eines Relators 15 wird von dem (abrüstbaren) Transistor 28 durch die Rückkopplung zur Aufrechterhaltung des großen Leitwerts des Transistors 27 in einem bestimmten Zeitintervall vollzogen. Das Außerkraftsetzen der-Speicherfunktion eines Relators 15 oder das Rücksetzen ' vom Relatorzustand "Verbindung hergestellt" in' sien Relatorzustand "keine Verbindung" erfolgt dann, wenn mit einem verifizierten Signalwert (z. B. 1 = Η-Pegel bzw. LU) des Rückstelleingangs 21 der Transistor 26 (parallel- zum Transistor und zum Eingang des Transistors 27) niederohmig gesteuert wird, so daß für ihn ein großer Leitwert gilt. In diesem Fall kann der Transistor 27 in gewissen Grenzen seinen Leitwert graduell oder abrupt gemäß dem aktuellen Ergebnis der situationsabhängigen Verbundanalyse (mittels 26 bis 32) ändern und die kurzzeitige (momentan'e) Gültigkeit, der bedingten ReIa-

. , · - 22 -

tion bestimmen. Dadurch ist die Simulation des Gegenwartsgedächtnisses oder Kurzspeicherns erfai3ter bedingter Relationen möglich.

Gleichzeitig mit Operationen des Generalisators, z. B. dem Assoziieren aus Erfahrung, d. h. der bedingten Zuordnung von miteinander in Beziehung gebrachten Signal-werten der Leitungen 11 und 12, kann das strukturelle Lernen zum Ausbilden hypothetischer Verknüpfungen und die Bekräftigung (Konsolidierung) aufgebauter bedingter Relationen durch wiederholte Erfüllung der Koinzide,nzbedingüng vollzogen werden.

Bei der Implementierung der Kurzzeitspeicherung kann wegen ungenügender Konsolidierung in einem bestimmten Zeitintervall durch Entladung der Kapazität 31, 33 der Leitwert des Transistor's 27 graduell oder abrupt verkleinert und dadurch die aufgebaute "vergeßbare" bedingte Relation abgebaut werden, unter der Bedingung/ daß der Transistor 26 über den Rückstelleingang 21 niederohmig gesteuert ist oder daß er .. , und der Tran-sistor 28 nicht existiert (Simulation des Vergessens wegen verhinderter Langzeitspeicherung der bedingten Relation). ." ,

Die·Bedingungsleitungen 12, die unbedingten Eingänge 2, 17, die Assoziatipnsleitung 11, zusätzliche Verknüpfungseingänge 17_; 42 und der Verknüpfungsausgang 13, 14 des kognitiven Generalisators können z. B. mit vom Erfinder definierten kognitiven Synthesatoren, Generalisatoren, Analysatoren und/oder Relatoren und auch mit Registern, Speichern, Flipflops, Decodern, Zuordnern, Diskriminatoren, Prozessoren oder Computern gekoppelt werden, wozu Treiber (39, 40) als Konnektions-, Anpaß-, Taktier- oder Verknüpfungsglieder (z. B. Schwellwertschalter, Gatter, Tore oder Negatoren) mit ihnen verbindbar sind

Die Fig.. 7 zeigt ein weiteres Schaltungsbeispiel für das Trägheits- oder Ladungsglied 20, 24. Der über die Kapazi- , tat 44 rückgekoppelte Verstärker 43 (z. B. Transistorstufe oder Operationsverstärker) realisiert ein PI-Glied, dessen

: - 23 -

dominierende Zeitkonstante von dem Verstärkungsfaktor und der Kapazität 44 bestimmt wird, wodurch relativ große Zeitkonstanten für die mtegrative oder ladungsabhängige Ermittlung des korrelativen Produkt-Mittelwerts, definierbar sind.

Claims (6)

1. - 24 - . . '

   Erfindungsanspruch , .

   !.Kognitiver Generalisator für assoziative Erfahrungsspeicher und konditionierbare Zuordner zum Ausbilden hypothetischer Verknüpfungen durch strukturelles Lernen und Speichern disjunkter bedingter Relationen als erworbene "Kenntnisse" für bedingte Zuordnungen oder bedingte logische Verknüpfungen, besonders zur Simulation des elementaren ^Denkprozesses der synthetischen Verallgemeinerung bzw. hypothetischen Generalisierung eines Begriffs durch seirre k'onditionierte Strukturerweiterung infolge des erfahrungs- gemäßen und/oder assoziativen Einbeziehens erfaßter bzw. angenommener Relationen in die Begriffsstruktur, einsetzDar in Assoziativ^ oder Erfahrungsspeichern, iernfähigen Zuordnungskomplexen intelligenter Automaten, adaptiven Speicher- und Steuersystemen oder erweiterbaren Wissensbasen kognitiver Systeme, dadurch gekennzeichnet,

   - daß zum erfahrungsgemäßen und/oder assoziativen Aufbauen, Speichern oder Abbauen bedingter Relationen des kognitiven Generalisators für konditionierbare Assoziationen zustandsveränderliehe Koppeleinheiten als "kognitive Relatoren" (15) vorhanden sind, deren erste Re.latoreingänge (13) mit dem Ausgang ( 14) der Verknüpfungseinheit (16) .-" des Generalisators oder dem Generalisatbrausgang (4, 14) für den verallgemeinerbaren Begriff (G' ) verbynden sind und deren zweite Relatoreingänge (12) mit einzelnen konditionalen oder Bedingungseingängen (3, 12) des Generalisators für besondere Begriffs-, Bedingungs- oder Schlüsselinformationen (C.) verbunden sind, und daß ihre _; Relatorausgänge (ll) mit Eingängen (11) der Verknüpfungseinheit (16) des Generalisators gekoppelt sind, so daß assoziierte-Invarianten (Signalvverte) der Relatorausgänge (11) disjunktiv in die mittels der Relatoren (15) erweiterbare und modifizierbare logische Verknüpfung des-Generalisators einbezogen werden,

   - daß die Verknüpfungseinheit (16) des Generalisators mit mindestens einer Assoziationsleitung (ll) eingangsseitig

   verbunden ist, die mit mindestens einem Relatorausgang UlJ und mindestens einem unbedingten oder Referenzeingang {2, 17; aes General!satörs direkt oder üöer Treiber (37, 38) in Verbindung steht, und daß möglicherweise mindestens ein zusätzlicher VerknüpFungseingang (17₇ 42) dazu dient, daß mindestens eine exzitatorische Invariante (z. B. besonderer Signalwert C>,„) und/oder inhibitorische Invariante (z. B. hemmender Signalwert _t Cj.) in die bedingte logische Verknüpfung des Generaliöators disjunktiv bzw. konjunktiv einbezogen wird, und daß der Ausgang (14) der Verknüpfungseinheit (16) eine auf logische oder assoziative Weise verifizierte Invariante (z. 8, ν .Si-gnalwert C' ) des Generalisatorausgangs (4, 14) aus- ·

   - drückt, die den durch konditioniertes "Erfassen" bzw. f·· . ' - .· ... ' .- hypothetisches "Annehmen" mindestens einer bedingten Relation eines Relators (.15) generalisierbaren Begriff oder die mit mindestens einer Bedingungs- oder Schlüsselinformation eines Bedingungseingangs (3, 12) assoziierte Information darstellt, ,

   - daß mindestens ein Rückstelleingang (21) des General!^ sators mit mindestens einen) Relator (15) des Generalisators verbunden sein kann, insbesondere mit dessen Speicher- oder Schaltglied (19) bzw. seiner Bewertungs- und Speichereinheit (23), um den Relator (15) von außen gesteuert in den Grundzustand "keine Verbindung" rückzusetzen (z. B. aktiviertes "Vergessen" der erfaßten bedingten Relation durch Speicherlöschen) oder seine Kurzzeit- oder Langzeitspeicherung entweder zu verhindern (z. B. Außerkraftsetzen des Speicher- oder Schaltgliedes) oder funktionell zu definieren (z. B. durch Paraneterveränderung oder Umschaltung von Langzeit- auf Kur.zzeitspeicherung der bedingten Relation). .
2. 2. Kognitiver Generalisator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein kopnitiver Relator (15) die

   Kombination folgender miteinander verbundener und inte-Srierbarer Glieder oder Einheiten darstellt: . mindestens ein Konnektions- oder Koppelglied (18) _;zum graduellen oder abrupten Aufbauen (Erfassen) bzw. Annehmen, Speichern (Behalten) oder Abbauen (Vergessen) der konditionierbaren Assoziation bzw.. bedingten Relation zwischen den bedingt zuordenbaren Signalereignissen eines Bedingungseingangs (12) des Generalisators und des Relatorausgangs (11), die mit dem Konnektions- oder Koppelglied (18) . verbunden sind,

   . eine Bewertungs- und Speichereinheit (23) zum zeitlichen und/oder häufigkeitsmäßigen Bewerten der Erfüllung der Kontiguitäts- oder Koinzidenzbedingung für das strukturelle Lernen, zerlegbar in ein Speicher-,oder Schaltglied (19) zur Kurz- oder Langzeitspeicherung eines Kennzeichens (z. Signalwerts) für die Gültigkeit der bedingten Relation \ und in, ein ihm vorgeschaltetes oder mit ihm integriertes Trägheits- oder Ladungsglied (20) mit mindestens einer Zeitkonstante seiner Übertragungsfunktion zur integrativen oder ladungsabhängigen Bildung des korrelativen Produkt-Mittelwerts als Resultat der Verbundanalyse mittels eines Koinzidenzsignals

   • und ein Multiplikator- oder Konjunktionsglied (22) zur Erzeugung des Koinzidenzsignals entsprechend der zeitlichen und räumlichen Kontiguität der zuordenbaren oder korrelierbaren Signalereignisse (C, C'_R) eines Bedingungseingangs (12) und des Generalisator- oder Verknüpfungsausgangs (13, 14) bzw. Referenzeingangs (13) des Relators (15), die mit dem Multiplikator- oder Konjünktionsglied (22) verbunden' sind. '

   Kognitiver Generalisator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß' als besonderes_/ Merkmal eines kognitiven Relators (15) mindestens eine Zeitkonstante der Übertragungsfunktion des Trägheits- oder Lädungsgliedes (20) gilt,

   . . - 27 -

   die durch einen Tiefpaß (24) oder mindestens eine konstante oder variable Kapazität (31, 33, 44) in Verbindung mit mindestens einem möglicherweise einstellbaren oder variierbaren Widerstand (32) und/oder Transistor (26, 27, 28, 29, 43) definierbar oder änderbar ist.
3. 4. Kognitiver Generalisator nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß pro Relator (15) für das Konnektions- oder Koppelglied (18) ein Transistor (25), für das Speicher- oder Schaltglied (19) ein Flipflop (27, 28, 30) mit Rückstelleingang (21, 26), für das Trägheits- oder Ladungsglied (20) ein Tiefpaß (24) oder mindestens eine Kapazität (31, 33, 44) und Widerstand (29, 32, 45) und/od,er Verstärker (43) und für das Multiplikator- oder Konjunktionsglied (22) in Verbindung

   . mit 'der 8ew-ertungs- und Speichereinheit (23, 26, 27, 28, 30, 31, 33) ein Transistor (29.) eingesetzt ist. ·
4. 5. Kognitiver Generalisator nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Relatoren (15) ausgang.sseitig nut mindestens einer Assoziationsleitung (11) verbunden '.; sind, die Teil einer vvired-or-Schaltung der Verknüpfungseinheit (16) ist, so daß außer festveranlagten Kausalitätsbeziehungen von Verknüpfungseingängen (2, 5, 17, 42) zum Verknüpfungsausgang (-4, 14) auch dis junkte "lern- . bare" Kausalitätsbeziehungen von einzelnen Sedingungseingängen (3, 12) zum Verknüpfungsausgang (4, 14) mittels der Relatoren (15) für konditonierbare Assoziationen implementiert werden und daß die "lernbaren " Beziehungen simultan zu logischen Operationen, bedingten Verknüpfungen oder Zuordnungen des .Generalisators, als erfahrungsgemäß erfaßte und/oder assoziativ angenommene bedingte ReIa-.

   -. tionen durch konditionierte Zustandsveränderung der Relatcren (15) entsprechend der zeitlichen und/oder häufigkeitsmäßigen Bewertung der festgestellten Koinzidenz der aufeinander beziehbaren Signalereignisse der betreffenden Bedingungseingänge (.3, 13, C) und der Referenzeincänae. (13)

   • -^:, " " ²⁸ " '

   ^; * ..· ."

   der Relatoren, die mit dem verknüpfungs- oder Generalisatorausgahg\4, 14, C'_B) verbunden sind, entweder abrupt oder graduell aufgebaut und gespeichert werden können und. daß der Abbau "vergeSbarer" Beziehungen in Abhängigkeit vom Rückstelleingang (21) der Relatoren (15) steuerbar ist und/oder durch die Art der implementierten Kurzzeitspeicherung der bedingten Relationen in den Relatoren (15) mit der Möglichkeit der Verhinderung des Beziehungsabbaus durch ausreichende Konsolidierung infolge wiederholter Erfüllung der Koinzidenzbedingung bestimmt wird. ,
5. 6. Kognitiver Generalisator, nach Punkt 1 bis 5, dadurch ge^ kennzeichnet/ daß seine Verknüpfungseinheit (16) ein Verknüpfungsglied (41) enthält, d,as als Diskriminator . zur Bestimmung bzw. Auswahl des verifizierten Ausgangsvverts (Cg) des Verknüpfungs- oder Generalisatorausgangs (14) dient und mit mindestens einer Assoziationsleitung

   (11) der wired-ör-Schaltung (25, 37; 38, 34) und mög- , . licheriveise einem "hemmenden" Verknüpf^ngseingang (42) zur Verhinderung der Verifikation des Ausgangswerts (C₀) des Generalisatorausgangs (14) verbunden ist, und daß die Verknüpfungseinheit (16) und das Verknüpfungsglied (41) z. B. mit Transistoren (36, 37, 38)/Schaltern, Triggern oder Flipflops, auch in Verbindung bzw. Integration mit Gattern, Toren (40), Negatoren (35, 36) oder Treibern (40), "realisierbar ist.
6. 7. Kognitiver Generalisatör nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die"Eingänge (2, 3, 5, 12, 17, 42), Ausgänge (4, 14) und auch die Assoziationsleitung (11) des Generalisators möglicherweise mit kognitiven Analysatoren, Synthesatoren, Generalisatoren, Relatoren,· Zuordnern, Speichern,' Registern, Flipflops, Decodern, Diskriminatoren,

   Prozessoren oder Computern direkt oder mittels Treibern (.37, 39, 4OJ als Konnektions-, Anpaö-, Taktier- oder
   Verknüpfungsglieder·, z. B. Impulsformer, Signalwandler, Schwellwertschalter, Gatter, Tore oder Negatoren,
   verbunden weraen können. . ,

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen