ニューロ・ファジイ機能を有するマルチマイクロプロセッサシステムと生体制御への応用

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心臓ペースメーカのように生体制御を行うシステムには生体機能の特性変化にも充分対応できる機能が不可欠であり、本研究ではニューラルネットワークとファジイ制御の組み合わせで、この機能の実現を目指した。小型化のためにはマイクロプロセッサの導入が有効であるが、ニューラルネットワークの各ニューロンの出力計算やファジイ制御のための計算においても多くのデータに対する積および加算を行う必要があり、積和演算回数が幾何級数的に増大する場合にはシステムの応答特性が悪くなる。そこで本研究では一つの積和演算の命令が最小3マシンサイクルで実行出来るデシタルシグナルプロセッサ(DSP)TMS320C50(テキサス・インスツルメンツ社)を採用し、このDSPを搭載した開発評価用のボード(DSK)を2組組み合わせて用いた。ニューロ機能を実現するサブシステムでは、ニューラルネットワークは入力層が2個のニューロンで、中間層は2層構造とし各々5個のニューロンで、出力層は2個のニューロンで構成されるものとした。なお教師信号に対する学習は一括慣性修正法を用いて実行させた。一方、ファジイ制御のサブシステムでのメンバーシップ関数は台形型関数を採用し、その関数の特徴パラメータをニューラルネットワークの学習機能により推定させ、デュアルポートRAM(IDT7026,インテグレーテッド デバイス テクノロジー社)を介して2つのサブシステム間での高速データ転送を行わせた。DSPのプログラム開発にはC言語およびアセンブリ言語を用いた。このシステムの小型化のために表面実装技術および多層プリント基板試作支援システムを活用すると同時に、周辺回路機能を小型のチップ内に実現するためにFPGA素子の利用を図り、現在ザイリンクス社の開発ツールを用いて回路設計を行っている。