신경망을 이용한 감지 시스템, 감지 시스템의 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법
SENSING SYSTEM USING OF ARTIFICIAL NEURAL NETWORK, METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING DATA PROCESSING OF SENSING SYSTEM
특허 요약
본 발명은 감지 시스템에 관한 것으로, 가스 성분 또는 생체 신호를 감지하는 감지 장치; 및 상기 감지 장치의 출력단과 연결되며, 상기 감지 장치에서 감지되는 상기 가스 성분에 기초한 아날로그 감지 데이터 및 상기 생체 신호를 디지털 신호로 변환한 디지털 감지 데이터를 수신하고, 상기 디지털 감지 데이터를 아날로그 데이터로 변환하며, 상기 변환에 의해 생성된 아날로그 데이터와 상기 아날로그 감지 데이터를 신경망에 입력하여 상기 가스 성분 또는 상기 생체 신호에 따른 이벤트 분류 결과를 출력하는 데이터 처리 장치;를 포함하되, 상기 데이터 처리 장치는 상기 이벤트 분류 결과를 디지털 재귀(recursive) 데이터로 피드백 받아 상기 신경망의 학습에 활용할 수 있다.
청구항
번호청구항
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가스 성분 또는 생체 신호를 감지하는 감지 장치; 및상기 감지 장치의 출력단과 연결되며, 상기 감지 장치에서 감지되는 상기 가스 성분에 기초한 아날로그 감지 데이터 또는 상기 생체 신호를 디지털 신호로 변환한 디지털 감지 데이터를 수신하고, 상기 디지털 감지 데이터를 아날로그 데이터로 변환하며, 상기 변환에 의해 생성된 아날로그 데이터와 상기 아날로그 감지 데이터를 신경망에 입력하여 상기 가스 성분 또는 생체 신호에 따른 이벤트 분류 결과를 출력하는 데이터 처리 장치;를 포함하되,상기 데이터 처리 장치는 상기 이벤트 분류 결과를 디지털 재귀(recursive) 데이터로 피드백 받아 상기 신경망의 학습에 활용하는감지 시스템.

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제 1 항에 있어서,상기 감지 시스템의 채널 정보와 입력 정보의 설정을 위한 정보 입력 장치를 더 포함하고,상기 입력 정보는 타임 윈도우(time window) 제어를 위한 클럭 사이클(clock cycle)과, 상기 디지털 재귀 데이터에 대한 비중을 조절하기 위한 스케일 팩터(scale factor)를 포함하는감지 시스템.

3

제 2 항에 있어서,상기 데이터 처리 장치는 상기 채널 정보 및 상기 입력 정보를 기초로 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 재 구성하는감지 시스템.

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제 3 항에 있어서,상기 데이터 처리 장치는 상기 클럭 사이클을 기초로 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 시프팅(shifting)하여 상기 채널 정보에 대응하는 복수의 채널에 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 저장하는감지 시스템.

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제 3 항에 있어서,상기 데이터 처리 장치는 상기 스케일 팩터를 기초로 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 합산한 전체 디지털 데이터 대비 상기 디지털 재귀 데이터에 대한 비중을 조절하는감지 시스템.

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제 5 항에 있어서,상기 데이터 처리 장치는 상기 비중의 조절 결과를 기초로 상기 생성된 아날로그 데이터를 전하 공유(charge sharing) 처리하고, 상기 전하 공유 처리의 결과를 비교 및 저장하는감지 시스템.

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제 6 항에 있어서,상기 데이터 처리 장치는 상기 비교의 결과를 상기 신경망의 은닉층에 전달하여 연산 과정을 진행하고, 상기 연산 과정에 의해 상기 이벤트 분류 결과를 상기 디지털 재귀 데이터로 생성하여 상기 재 구성을 위해 피드백 처리하는감지 시스템.

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제 2 항에 있어서,상기 정보 입력 장치는 SPI(serial peripheral interface) 장치를 포함하는가스 감지 시스템.

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감지 장치에서 감지된 생체 신호에 기초한 디지털 감지 데이터와, 이벤트 분류 결과로 피드백된 디지털 재귀 데이터를 수신하고, 설정된 채널 정보 및 입력 정보를 기초로 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 재 구성하는 스케줄러(scheduler);설정된 클럭 사이클을 기초로 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 시프팅하여 상기 채널 정보에 대응하는 각 채널에 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 저장하는 시프트 레지스터(shift register);설정된 스케일 팩터(scale factor)를 기초로 상기 디지털 재귀 데이터에 대한 비중을 조절하는 스케일러(scaler);상기 비중의 조절 결과를 기초로 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 시간 도메인 변환부(time domain DAC);상기 감지 장치에서 감지된 가스 성분에 기초한 아날로그 감지 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 감지 데이터와 상기 시간 도메인 변환부에 의해 변환된 상기 아날로그 데이터를 전하 공유 처리하는 전하 공유부(charge sharing part); 및상기 전하 공유 처리의 결과에 기초한 상기 이벤트 분류 결과를 상기 디지털 재귀 데이터로 생성하고, 상기 디지털 재귀 데이터를 상기 스케줄러로 피드백 처리하는 분류부(classifier);를 포함하는감지 시스템의 데이터 처리 장치.

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제 9 항에 있어서,상기 전하 공유부는 상기 아날로그 감지 데이터와 상기 아날로그 데이터를 신경망에 입력하여 논리 연산을 수행하고, 상기 논리 연산의 수행 결과를 상기 전하 공유 처리하는감지 시스템의 데이터 처리 장치.

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제 10 항에 있어서,상기 전하 공유 처리의 결과를 비교하는 비교기; 및상기 비교기의 비교 결과를 저장하는 레지스터;를 더 포함하는감지 시스템의 데이터 처리 장치.

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제 11 항에 있어서,상기 분류부는 상기 비교 결과를 상기 신경망의 은닉층에 전달하여 연산 과정을 수행하고, 상기 연산 과정에 의해 상기 이벤트 분류 결과를 상기 디지털 재귀 데이터로 생성하여 상기 스케줄러로 피드백 처리하는감지 시스템의 데이터 처리 장치.

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제 12 항에 있어서,상기 신경망은 삼진 신경망(ternary neural network)을 포함하는감지 시스템의 데이터 처리 장치.

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제 13 항에 있어서,상기 비교 결과는 상기 삼진 신경망의 연산에 의한 삼진 디지털 비트(ternary digital bit)인감지 시스템의 데이터 처리 장치.

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제 9 항에 있어서,시프트 레지스터는 타임 윈도우 제어에 의해 상기 클럭 사이클을 설정하여 상기 채널 정보에 대응하는 각 채널에 상기 클럭 사이클마다 디지털 비트를 시프팅 처리하는감지 시스템의 데이터 처리 장치.

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제 9 항에 있어서,상기 스케일러는 상기 스케일 팩터를 기초로 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 합산한 전체 디지털 데이터 대비 상기 디지털 재귀 데이터에 대한 비중을 조절하는감지 시스템의 데이터 처리 장치.

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제 16 항에 있어서,상기 스케일 팩터는 경사형 스케일링(gradient scaling)이 적용되는감지 시스템의 데이터 처리 장치.

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감지 시스템의 데이터 처리 방법에 있어서,상기 감지 시스템의 감지 장치에서 감지된 생체 신호에 기초한 디지털 감지 데이터와, 이벤트 분류 결과로 피드백된 디지털 재귀 데이터를 수신하고, 설정된 채널 정보 및 입력 정보를 기초로 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 재 구성하는 단계;설정된 클럭 사이클을 기초로 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 시프팅하여 상기 채널 정보에 대응하는 각 채널에 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 저장하는 단계;설정된 스케일 팩터(scale factor)를 기초로 상기 디지털 재귀 데이터에 대한 비중을 조절하는 단계;상기 비중의 조절 결과를 기초로 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 단계;상기 감지 장치에서 감지된 가스 성분에 기초한 아날로그 감지 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 감지 데이터와 상기 시간 도메인 변환부에 의해 변환된 상기 아날로그 데이터를 전하 공유 처리하는 단계; 및상기 전하 공유 처리의 결과에 기초한 상기 이벤트 분류 결과를 상기 디지털 재귀 데이터로 생성하고, 상기 디지털 재귀 데이터를 상기 스케줄러로 피드백 처리하는 단계;를 포함하는감지 시스템의 데이터 처리 방법.

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제 18 항에 있어서,상기 비중을 조절하는 단계는 상기 스케일 팩터를 기초로 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 합산한 전체 디지털 데이터 대비 상기 디지털 재귀 데이터에 대한 비중을 조절하는 단계를 포함하는감지 시스템의 데이터 처리 방법.

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제 19 항에 있어서,상기 피드백 처리하는 단계는 상기 비교 결과를 신경망의 은닉층에 전달하여 연산 과정을 수행하고, 상기 연산 과정에 의해 상기 이벤트 분류 결과를 상기 디지털 재귀 데이터로 생성하는 단계를 포함하는감지 시스템의 데이터 처리 방법.

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컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,상기 컴퓨터 프로그램은,감지 시스템의 데이터 처리 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하고,상기 방법은,상기 감지 시스템의 감지 장치에서 감지된 생체 신호에 기초한 디지털 감지 데이터와, 이벤트 분류 결과로 피드백된 디지털 재귀 데이터를 수신하고, 설정된 채널 정보 및 입력 정보를 기초로 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 재 구성하는 단계;설정된 클럭 사이클을 기초로 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 시프팅하여 상기 채널 정보에 대응하는 각 채널에 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 저장하는 단계;설정된 스케일 팩터(scale factor)를 기초로 상기 디지털 재귀 데이터에 대한 비중을 조절하는 단계;상기 비중의 조절 결과를 기초로 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 단계;상기 감지 장치에서 감지된 가스 성분에 기초한 아날로그 감지 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 감지 데이터와 상기 시간 도메인 변환부에 의해 변환된 상기 아날로그 데이터를 전하 공유 처리하는 단계; 및상기 전하 공유 처리의 결과에 기초한 상기 이벤트 분류 결과를 상기 디지털 재귀 데이터로 생성하고, 상기 디지털 재귀 데이터를 상기 스케줄러로 피드백 처리하는 단계;를 포함하는컴퓨터 판독 가능한 기록매체.

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컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,상기 컴퓨터 프로그램은,감지 시스템의 데이터 처리 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하고,상기 방법은,상기 감지 시스템의 감지 장치에서 감지된 생체 신호에 기초한 디지털 감지 데이터와, 이벤트 분류 결과로 피드백된 디지털 재귀 데이터를 수신하고, 설정된 채널 정보 및 입력 정보를 기초로 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 재 구성하는 단계;설정된 클럭 사이클을 기초로 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 시프팅하여 상기 채널 정보에 대응하는 각 채널에 상기 디지털 감지 데이터 및 상기 디지털 재귀 데이터를 저장하는 단계;설정된 스케일 팩터(scale factor)를 기초로 상기 디지털 재귀 데이터에 대한 비중을 조절하는 단계;상기 비중의 조절 결과를 기초로 상기 디지털 감지 데이터와 상기 디지털 재귀 데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 단계;상기 가스 감지 장치에서 감지된 가스 성분에 기초한 아날로그 감지 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 감지 데이터와 상기 시간 도메인 변환부에 의해 변환된 상기 아날로그 데이터를 전하 공유 처리하는 단계; 및상기 전하 공유 처리의 결과에 기초한 상기 이벤트 분류 결과를 상기 디지털 재귀 데이터로 생성하고, 상기 디지털 재귀 데이터를 상기 스케줄러로 피드백 처리하는 단계;를 포함하는기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.