對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文的實(shí)施例涉及一種對(duì)用于在汽車安全應(yīng)用中的認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)(cognitivecomputing systems)中使用的目標(biāo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車技術(shù)發(fā)展迅速的一個(gè)領(lǐng)域是汽車安全應(yīng)用的領(lǐng)域，例如車輛裝載的主動(dòng)安全系統(tǒng)。目前大多數(shù)主動(dòng)安全系統(tǒng)包括用于處理來(lái)自眾多傳感器和車輛系統(tǒng)的輸入信息的計(jì)算機(jī)，以便評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)并且給車輛駕駛者提供增強(qiáng)的安全支持。
[0003]然而，當(dāng)今計(jì)算機(jī)在許多方面只不過(guò)是非?？斓臄?shù)字計(jì)算機(jī)，其具有處理大量的數(shù)據(jù)的能力，其通常局限于響應(yīng)某些輸入信號(hào)來(lái)執(zhí)行多個(gè)預(yù)先編程的指令。
[0004]然而，在汽車安全應(yīng)用中，車輛中可用的輸入信號(hào)的數(shù)量一天天地變得更大、更快和更多樣化。因此，這種傳統(tǒng)類型的計(jì)算模型不足以處理和理解將來(lái)的汽車安全應(yīng)用將需要處理的信息量。
[0005]還有，現(xiàn)在汽車安全應(yīng)用中的很多輸入數(shù)據(jù)以非結(jié)構(gòu)化形式例如視頻、圖像、符號(hào)和類似物出現(xiàn)。因此，需要一種新的計(jì)算模型，以便使汽車安全應(yīng)用來(lái)處理和理解它。這種新的計(jì)算模型由認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)提供，例如由IBM公司和其他在US DARPA SyNAPSE (Systemsof Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics，神經(jīng)性自適應(yīng)塑料可微縮電子系統(tǒng))項(xiàng)目下開發(fā)的。
[0006]除了被編程為響應(yīng)某些輸入信號(hào)來(lái)預(yù)見(jiàn)需要執(zhí)行功能或者任務(wù)組的每一可能的反應(yīng)或者動(dòng)作，認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)可以處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及通過(guò)經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，其很大程度上與人類的行為相同。
[0007]當(dāng)在汽車安全應(yīng)用(例如車輛裝載的主動(dòng)安全系統(tǒng))中使用這種新的認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)時(shí)，出現(xiàn)用于對(duì)這些認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行編程的新方式的需要以便能開發(fā)新的基于感官的認(rèn)知計(jì)算應(yīng)用。
[0008]以前的文獻(xiàn)，GB 2495265涉及一種人工記憶系統(tǒng)和一種在機(jī)器運(yùn)行期間用于預(yù)測(cè)和預(yù)見(jiàn)人類操作者作為響應(yīng)自我意圖以及環(huán)境影響的動(dòng)作的持續(xù)學(xué)習(xí)的方法。所述人工記憶系統(tǒng)包括分層時(shí)間記憶(Hierarchical Temporal Memory，簡(jiǎn)稱HTM)，它是一種基于大腦新皮質(zhì)的記憶預(yù)測(cè)理論的仿生模型，它結(jié)合并延伸在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(brain neocortex)、空間和時(shí)間的聚類算法中使用的方法以及使用類似神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)。所述分層時(shí)間記憶被訓(xùn)練使得其能夠分類、預(yù)測(cè)和/或過(guò)濾來(lái)自傳感器輸入的信號(hào)。
[0009]根據(jù)GB 2495265這個(gè)系統(tǒng)的具體展開是在汽車領(lǐng)域。在這種情況下，假定“工具(tool)”是轎車以及“人”是設(shè)備。該系統(tǒng)具有兩種操作方式:“主動(dòng)”和“學(xué)習(xí)”。在“主動(dòng)”方式時(shí)，所述轎車在使用狀態(tài)，而在“學(xué)習(xí)”方式時(shí)所述轎車優(yōu)選停在車庫(kù)或在合適的位置并且發(fā)動(dòng)機(jī)是關(guān)閉的。在“主動(dòng)方式(active-mode) ”時(shí)，模塊使用一組傳感器，例如照相機(jī)、激光雷達(dá)、溫度/濕度傳感器等，感測(cè)轎車附近的環(huán)境。所述模塊還感測(cè)轎車對(duì)人的動(dòng)作的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，比如橫向加速度、正面加速度、速度等。此外，所述模塊還感測(cè)“原始的(raw)”駕駛者命令，例如方向盤的位置等。產(chǎn)生的信號(hào)由人工記憶系統(tǒng)收集，其配備有描述所述轎車的行為的記憶模式。通過(guò)利用該記憶，該模塊可以分類、預(yù)測(cè)或過(guò)濾來(lái)自所述轎車的傳感器數(shù)據(jù)，然后再發(fā)回計(jì)算結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)“原始的”想不到的輸入模式，可用于改進(jìn)系統(tǒng)性能。在所述學(xué)習(xí)方式時(shí)，模式記錄器將數(shù)據(jù)庫(kù)中以前存儲(chǔ)的模式饋入到人工記憶系統(tǒng)來(lái)在它們上面訓(xùn)練它。通過(guò)信號(hào)的這種組合，所述人工記憶系統(tǒng)學(xué)習(xí)由所述模式記錄器模塊提供的新模式。
[0010]然而，認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)隨著時(shí)間變得更好，因?yàn)樗麄兎e累知識(shí)和學(xué)習(xí)領(lǐng)域、其處理和其相互作用的優(yōu)選的方法。因此，雖然GB 2495265提出一種使汽車系統(tǒng)從其經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)的方法，但有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。特別是，根據(jù)這種新的計(jì)算模式操作的這種新類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和由認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)(例如那些上述由IBM公司和其他在US DARPA SyNAPSE (神經(jīng)性自適應(yīng)塑料可微縮電子系統(tǒng))項(xiàng)目下開發(fā)的)提供的一樣，需要新的編程方法以優(yōu)化其在車輛中使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本文的實(shí)施例旨在提供對(duì)用于在汽車安全應(yīng)用中的認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)中使用的目標(biāo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程的改進(jìn)的成本有效的方法。
[0012]這是通過(guò)包括以下步驟的方法提供:
[0013]將各個(gè)觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)集成到多個(gè)車輛的相應(yīng)的主動(dòng)安全系統(tǒng)中僅觀察信號(hào);
[0014]布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)觀察來(lái)自其相應(yīng)車輛的面向前的相機(jī)的信號(hào)；
[0015]布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)觀察來(lái)自其相應(yīng)車輛的一個(gè)或多個(gè)駕駛者動(dòng)作監(jiān)視裝置的信號(hào)；
[0016]布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)處理來(lái)自其相應(yīng)車輛的所述相應(yīng)的面向前的相機(jī)的所述觀察信號(hào)并且將它們與來(lái)自其相應(yīng)車輛的所述相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)駕駛者動(dòng)作監(jiān)視裝置的所述觀察信號(hào)互相關(guān)聯(lián)；
[0017]組合來(lái)自所述多個(gè)所述觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的互相關(guān)聯(lián)的信號(hào)；
[0018]基于所述組合的互相關(guān)聯(lián)的信號(hào)對(duì)用于在汽車安全應(yīng)用中的認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)中使用的所述目標(biāo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程。
[0019]根據(jù)上面的方法對(duì)用于在汽車安全應(yīng)用中的認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)中使用的目標(biāo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程提供了組合大量的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的“經(jīng)驗(yàn)”，使得基于用于在將來(lái)的車輛中使用的主動(dòng)安全系統(tǒng)的目標(biāo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)可以從大量的駕駛者的經(jīng)驗(yàn)中受益。
[0020]根據(jù)第二方面，布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)觀察來(lái)自其相應(yīng)車輛的面向前的相機(jī)的信號(hào)的所述步驟包括布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)觀察來(lái)自其相應(yīng)車輛的面向前的行人檢測(cè)相機(jī)的信號(hào)。
[0021]通過(guò)觀察來(lái)自面向前的行人檢測(cè)相機(jī)的信號(hào)以及允許每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)將其通過(guò)其行人檢測(cè)相機(jī)所看到的內(nèi)容與由其相應(yīng)的車輛的駕駛者采取的動(dòng)作互相關(guān)聯(lián)，所述相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)能夠自我編程。如果所述駕駛者的動(dòng)作導(dǎo)致事故或者糾正動(dòng)作，所述觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)將學(xué)習(xí)要避免什么。
[0022]根據(jù)第三方面，布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)觀察來(lái)自其相應(yīng)車輛的一個(gè)或多個(gè)駕駛者動(dòng)作監(jiān)視裝置的信號(hào)的所述步驟包括布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)觀察來(lái)自至少一個(gè)駕駛者動(dòng)作監(jiān)視相機(jī)的信號(hào)。
[0023]通過(guò)布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)觀察來(lái)自至少一個(gè)駕駛者監(jiān)視相機(jī)的信號(hào)，所述觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的自我學(xué)習(xí)編程將受益于能夠訪問(wèn)觀察在各種情況下駕駛者的動(dòng)作的相機(jī)。
[0024]根據(jù)第四方面，布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)處理來(lái)自其相應(yīng)車輛的所述相應(yīng)的面向前的相機(jī)的所述觀察信號(hào)的所述步驟包括布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)處理來(lái)自其相應(yīng)車輛的所述相應(yīng)的面向前的相機(jī)的所述觀察信號(hào)來(lái)識(shí)別視覺(jué)模式并且將所述視覺(jué)模式與來(lái)自其相應(yīng)車輛的所述相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)駕駛者動(dòng)作監(jiān)視裝置的所述觀察信號(hào)互相關(guān)聯(lián)；
[0025]因?yàn)槟壳翱捎玫挠^察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)被設(shè)計(jì)用于視覺(jué)模式的識(shí)別，布置每個(gè)相應(yīng)的觀察者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來(lái)處理來(lái)自