Zaman-türevli hücresel sinir ağları ve uygulamaları

Abstract

Biyolojik organizmalar yüksek miktarda veriyi gerçek-zamanlı olarak işlemekte uzmanlaşmış iken bilgisayarda aynı işlemleri yapmak bilgisayarların nokta işlemci yapısından dolayı oldukça zordur. Bu nedenle bilgisayarda görme çalışmalarında biyolojik yapılardan esinlenilerek makineler geliştirilmesi yolunda çalışılmıştır. Bu görme makineleri retinadakine benzer temel düşük seviyeli özellik algılayıcılarına ihtiyaç duymaktadır. Bu algılayıcılar ölçek, yön, hız gibi yerel görüntü özelliklerini ölçmektedir. Az sayıda bağlantıya sahip aktif dirençsel yayılma ağları olarak adlandırılan modelin bu temel seviyeli özellik algılayıcıların gerçekleştirilmesinde ortak bir yapı sunduğu literatürde gösterilmiştir. Hücresel sinir ağları (HSA) hücre olarak adlandırılan ve yalnızca en yakın komşularıyla haberleşen temel işlem birimlerinin uzayda düzgün dizilmesiyle oluşan bir ağ yapısıdır. HSA yapısı hem biyolojik organizmalara çok benzer bir yapıdadır hem de hücrelerin sadece en yakın komşularıyla bağlantılı olması ve her bir hücre için bağlantı ağırlıklarının genellikle konumla değişmemesi gibi nedenlerden ötürü analog VLSI gerçekleştirme için çok uygundur. Bu çalışmanın konusu HSA?nın genel hali olan ve literatürde yeni ortaya atılan zaman-türevli HSA (ZTHSA) yapısıdır. Öncelikle ZTHSA için önerilen ve ileri ve geri Euler yaklaşıklıklarının birlikte kullanılması ile elde edilen simülasyon yöntemi incelenmiştir. Bu yöntemin kullanılabilmesi için sağlanması gereken ve deneysel olarak belirlenen şartın ispatı verilmiştir. Bunlara ek olarak şu ana kadar literatürde sadece 3-boyutlu band geçiren filtrenin (BGF) gerçeklemesinde kullanılan ZTHSA ile 3-boyutlu uzay-zamansal Gabor-tipi filtrenin gerçeklemesi yapılmıştır. 3-boyutlu BGF'nin tasarımında kullanılan değişkenlerin sayısının fazlalığı ve görevlerin belli olmamasından dolayı, 3-boyutlu uzay-zamansal Gabor-tipi filtenin ZTHSA ile tasarımı 3-boyutlu BGF'nin tasarımına göre daha kolaydır. Ayrıca 3-boyutlu uzay-zamansal Gabor-tipi filtrenin ZTHSA ile tasarımı için kulanılan yöntem ile diğer 3-boyutlu uzay-zamansal filtrelerin ZTHSA tasarımının literatürde var olan şablonlar kullanılarak kolaylıkla yapılabileceği gösterilmiştir.