徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片ZISC78及其應(yīng)用

ＺＩＳＣ７８片內(nèi)有６ ｂｉｔ地址總線和１６ ｂｉｔ數(shù)據(jù)總線，其中數(shù)據(jù)總線用于傳輸矢量數(shù)據(jù)、矢量類型、距離值和其它數(shù)據(jù)。

２．３ ＺＩＳＣ７８的寄存器組

ＺＩＳＣ７８使用兩種寄存器：全局寄存器和神經(jīng)元寄存器。全局寄存器用于存儲與所有神經(jīng)元有關(guān)的信息，每片僅有一組全局寄存器。全局寄存器組中的信息可被傳送到所有處于準(zhǔn)備學(xué)習(xí)狀態(tài)和委托狀態(tài)的神經(jīng)元。神經(jīng)元寄存器用于存儲所屬神經(jīng)元的信息，該信息在訓(xùn)練學(xué)習(xí)操作中寫入，在識別操作中讀出。

２．４ ＺＩＳＣ７８的操作

ＺＩＳＣ７８的操作包括初始化、矢量數(shù)據(jù)傳播、識別和分類等三部分。

初始化包括復(fù)位過程和清除過程。

矢量數(shù)據(jù)傳播包括矢量數(shù)據(jù)輸入過程和神經(jīng)元距離計算過程。神經(jīng)元距離就是輸入矢量和神經(jīng)元中存儲的原型之間的范數(shù)。通常可選Ｌ１范數(shù)或Ｌｓｕｐ范數(shù)：

其中，Ｘｉ為輸入矢量數(shù)據(jù)，Ｘｓ為存貯的原型數(shù)據(jù)。

對于識別和分類，ＺＩＳＣ７８提供有兩種可選擇的學(xué)習(xí)算法ＲＢＦ和ＫＮＮ。其中ＲＢＦ是典型的徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在該ＲＢＦ模式下，可輸出識別、不確定或不認(rèn)識的狀態(tài)；ＫＮＮ模式是ＲＢＦ模式的限制形式，即在ＫＮＮ模式下，新原型的影響域總被設(shè)為１，輸出的是輸入向量和存儲原型之間的距離。需要指出的是，ＺＩＳＣ７８具有自動增加或減小神經(jīng)元個數(shù)以適應(yīng)輸入信號的分類和識別功能，神經(jīng)元個數(shù)的最大值和最小值在全局寄存器組中設(shè)定。

２．５ ＺＩＳＣ７８的組網(wǎng)

一個ＺＩＳＣ７８芯片內(nèi)可以通過寄存器操作定義若干個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。若干個ＺＩＳＣ７８芯片通過層疊可以組成一個更大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)芯片數(shù)量沒有限制，小于１０個ＺＩＳＣ７８組網(wǎng)時，甚至連電源中繼器件也不需要。所以，ＺＩＳＣ７８具有最大的靈活性，能夠滿足不同的需要。

３　仿真實例

為了驗證ＺＩＳＣ７８用于船舶運(yùn)動實時預(yù)報的精度，本文對徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報進(jìn)行了仿真，圖４給出了基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和船舶運(yùn)動慣導(dǎo)實測信號預(yù)報的０．３秒（１５步）誤差曲線圖。

通過以慣導(dǎo)實測數(shù)據(jù)ＺＨＸ＿ｌｇ．ｄａｔ為例預(yù)報０．３秒（１５步）以后的船舶運(yùn)動，作者運(yùn)用相空間重構(gòu)理論已經(jīng)判斷出本數(shù)據(jù)為非線性信號。

該仿真的最大預(yù)報誤差方差為６．４６６６ｅ－００４，該數(shù)據(jù)可以滿足戰(zhàn)技指標(biāo)。

４　結(jié)束語

本文根據(jù)船載武器系統(tǒng)的整體要求，結(jié)合船舶運(yùn)動的特點研究了基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片ＺＩＳＣ７８在船舶運(yùn)動實時預(yù)報方面的應(yīng)用情況。仿真表明：這種方案預(yù)報精度高，且可進(jìn)行較長期預(yù)報，能夠滿足船搖實時建模預(yù)報的要求，因而具有較高的實用價值。