(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データベースを構成する所定のデータ群間の情報を並列的に処理する並列情報処理装置であって、
単位及び数値変動幅が異なる複数の情報を有するデータ群の情報を入力する入力手段と、
前記データ群の複数の情報を、それぞれに対応する重み付けを施した上で規格化する規格化手段と、
前記規格化手段で規格化されたデータ群の複数の情報を蓄積・記憶する蓄積手段と、
前記蓄積手段内の規格化されたデータ群の複数の情報を読み出して、各情報を１次元あるいは２次元に配列された画素のいずれかに割り当てて、各画素の色、輝度、位相、偏光状態のいずれか若しくはその組み合わせとして表示することにより画像として表示する表示装置と、
前記表示装置で投影された画像に光学的画像処理を施すことにより各画素が表す情報に所定の演算処理を施して、前記データ群の個々の情報間又は前記データ群間の相関を表す画像を演算する光学的画像処理手段と、
前記光学的画像処理により得られた新たな画像を検出する画像検出手段と、
を備えている並列情報処理装置。
【請求項２】
前記表示装置は、複数のデータ群の情報を並列して表示することを特徴とする請求項１記載の並列情報処理装置。
【請求項３】
前記光学的画像処理手段は、フーリエ変換光学系を含むことを特徴とする請求項１記載の並列情報処理装置。
【請求項４】
前記表示装置は、電気アドレス型空間光変調器であることを特徴とする請求項１記載の並列情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の情報からなるデータ群のデータを並列的に処理する並列情報処理装置に関し、特にデータベースを構成するデータ群の群情報間でのデータ処理を行なう並列情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代は情報化社会と呼ばれ、各種のデータが蓄積され、多様なデータベースが構築されている。こうしたデータベースは、単に蓄積しておくだけでは無意味であり、蓄積されたデータベースを構成するデータ群の検索、データ群間での情報処理を自由に行なえることがデータベースの付加価値、利用価値を高める。
【０００３】
従来、こうしたデータは、コンピュータの記憶装置に蓄積され、必要な情報を電気的に読み出し、演算処理することにより情報処理を行なっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなデータベースの情報を処理する際に、多数のデータからなるデータ群間での情報処理を行なおうとすると、データ群を構成する個々のデータ群間やデータ群全体についての演算処理を必要とする。しかし、従来の電子的な情報処理装置においては、この演算処理を随時行なうか、多数の演算処理回路を設けて並列して演算処理を行なうか、いずれかが一般的であった。
【０００５】
前者の場合は、高速の演算処理回路を利用した場合でも、データの処理数が膨大になると、演算処理時間が飛躍的に増大してしまい、情報処理の高速化が困難である。一方、後者の場合は、回路数が膨大になり、装置のコストがかさむという問題がある。さらに、データ群を構成するデータ数が少ない場合は効率が悪い。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、簡単な回路構成でデータ群間の情報処理を並列して高速処理が可能な並列情報処理装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の並列情報処理装置は、データベースを構成する所定のデータ群間の情報を並列的に処理する並列情報処理装置であって、単位及び数値変動幅が異なる複数の情報を有するデータ群の情報を入力する入力手段と、データ群の複数の情報を、それぞれに対応する重み付けを施した上で規格化する規格化手段と、規格化手段で規格化されたデータ群の複数の情報を蓄積・記憶する蓄積手段と、蓄積手段内の規格化されたデータ群の複数の情報を読み出して、各情報を１次元あるいは２次元に配列された画素のいずれかに割り当てて、各画素の色、輝度、位相、偏光状態のいずれか若しくはその組み合わせとして表示することにより画像として表示する表示装置と、表示装置で投影された画像に光学的画像処理を施すことにより各画素が表す情報に所定の演算処理を施して、データ群の個々の情報間又はデータ群間の相関を表す画像を演算する光学的画像処理手段と、光学的画像処理により得られた新たな画像を検出する画像検出手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、入力されたデータ群の情報を規格化したうえで、各画素の色、輝度、位相、偏光状態のいずれか若しくはそれらの組み合わせによりこのデータ群を表現する画像を生成する。この画像を光学的画像処理により画像処理することにより個々の画素で表現されている情報（データ）について所定の演算処理を行う。この光学的画像処理には、透過、反射、偏光、屈折、干渉、シフト、回転、拡大、縮小などの各種の処理がある。例えば、輝度を情報とした場合は、画素位置により透過率の異なる構成のフィルタを透過させることで、所定の重み付け演算をなすことができる。このようにすることで、大量のデータを一度に並列演算処理することができ、また画素間、つまり情報間での相関演算等も高速で行うことができる。また、光学的に画像処理を行うことにより、必ずしも電子的な並列演算処理システムのように画素数に応じた数の演算素子を構成する必要がないので、データ量が膨大な場合でも莫大なハード、ソフト資源を要しない。こうして得られた新たな画像は、演算結果を情報として含むものであり、これから画像全体や各画素の有する情報を検出することで少ない資源量で効果的にデータ群の情報を処理できる。
【０００９】
この表示装置は、複数のデータ群の情報を並列して表示することが好ましい。これによりデータ群間の個々の情報間あるいはデータ群全体の間での情報処理を並列して行なえる。
【００１０】
光学的画像処理手段は、フーリエ変換光学系を含んでもよい。これにより容易に相関演算結果が求まる。
【００１１】
この表示装置は、電気アドレス型空間光変調器であってもよい。これにより表示画像の制御が安定して行なえる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本発明の並列情報処理装置の一実施形態の全体構成図である。この装置は、大別すると、データ群の入力手段と演算手段から構成されている。入力手段は、データ群の入力を行なう入力装置１０と、入力データの蓄積記録用のメモリ１１と、このデータを所定の基準に基づいて規格化する規格化装置１２と、この規格化データを蓄積記録するメモリ１３と、後述する表示用の第一および第二の電気アドレス型空間光変調器（ＳＬＭ）２４、２５の表示を制御する書き込み制御装置１４とを備えている。入力装置１０でのデータ入力は、キーボード、バーコード読取装置、あるいはＯＣＲ読取装置等を用いることができ、データ群をＦＤ、ＭＯ等のパソコンで読み取り可能な媒体やＬＡＮ等を介して他の記憶装置から直接入力する形式としてもよい。
【００１４】
演算手段は、光書き込み型の平行配向液晶型ＳＬＭ（ＰＡＬ−ＳＬＭ）２７と電気アドレス型の２つのＳＬＭ２４、２５を用いたフーリエ変換光学系であり、ＰＡＬ−ＳＬＭ２７の読み出し光、書き込み光の両方の光源となる半導体レーザ２０の光路上に光を平行光に調整するレンズ２１とレーザ光を分岐するビームスプリッタ２２が配置されている。分岐された光のそれぞれの光路上には、ミラー２３、２８がそれぞれ配置されている。ミラー２３に反射された書き込み光の光路上には、書き込み制御装置１４によって制御され、入力されたデータ群に応じた画像を表示する並置された第一および第二のＳＬＭ２４、２５とフーリエ変換レンズ２６及びＰＡＬ−ＳＬＭ２７が配置されている。ＰＡＬ−ＳＬＭ２７の反対側の読み出し光入射面側には、ミラー２８と対向してハーフミラー２９が配置され、ＰＡＬ−ＳＬＭ２７とハーフミラー２９を結ぶ軸線上にフーリエ変換レンズ３０と光検出器３１が配置されている。この時に、読み出し光の偏光軸と液晶の配向方向が平行になるようにＰＡＬ−ＳＬＭ１が配置されている。
【００１５】
以下、この装置の動作について説明する。処理するデータとしては、経済動向を表すデータを処理する場合を例に説明する。
【００１６】
表１に処理対象となるデータ群の一つを構成するデータの例を示す。
【００１７】
【表１】
0004026954.tif 000002
【００１８】
入力装置１０により、これらのデータを始めとするデータ群を入力する。入力されたデータは一旦メモリ１１に蓄積したあと、規格化装置１２により規格化を行なう。表１に示されるように、各データはそれぞれ単位が異なり、その数値変動幅にも差がある。したがって、生データをそのままの数値で取り扱った場合、無駄が多く、Ｓ／Ｎ比も劣化する。したがって、変動幅を考慮して一定の規格化を行なう必要がある。このとき、特定のデータに対して所定の重み付けを施してもよい。規格化した数値の例を同じく表１に示す。こうして規格化したデータ群を別のメモリ１２に蓄積する。書き込み制御装置１４は、蓄積されたデータ群の中から２つのデータ群を取り出し、それぞれのデータ群のデータの規格化数値を所定の画素位置の輝度としてＳＬＭ２４、２５のそれぞれに表示する。図２にその表示する画素位置の一例を示す。同図（ａ）が表示位置を、同図（ｂ）がその位置での輝度、つまり、規格化数値を表している。
【００１９】
半導体レーザ２０から出射されたレーザ光は、レンズ２１を経てビームスプリッタ２２で２つに分岐される。このうちミラー２３で反射された書き込み光は、ＳＬＭ２４と２５を通過する。このとき、前述したようにＳＬＭ２４と２５には、被験者のデータと標準データとが並べて表示されている。これらのデータを画像情報として有する光は、フーリエ変換レンズ２６により第１のフーリエ変換を受けて、ＰＡＬ−ＳＬＭ２７に入射する。一方、ミラー２８で反射された読み出し光は、ハーフミラー２９でさらに反射されて、ＰＡＬ−ＳＬＭ１に書き込み光と反対側から入射する。そして、ＰＡＬ−ＳＬＭ１の書き込み光入射面から入射された２つのデータ画像のフーリエ変換画像に応じて読み出し光は位相変調されて、フーリエ変換画像の位相相関画像を有する出力光として入射面から出射される。この出力光は、ハーフミラー２９を透過してフーリエ変換レンズ３０により第２のフーリエ変換を受けて光検出器３１で受光される。受光された画像はもとのＳＬＭ２４、２５に映し出された２つの画像の相関値に対応する画像を有している。位相変調を用いることで、強度変調を用いる場合と比較して高い回折効率が得られ、安定した画像間の相関演算が行える。光検出器３１で検出された画像の強度は、２つの画像、すなわち、元のデータ群の相関が高いほど明るく、相関が低いほど暗くなる。つまり、簡単に相関を見ることができる。
【００２０】
表１に掲げるデータ群について、１９８０年第１四半期から１９９７年第４四半期までの各四半期のデータ群の相関を調べたところ、１９８６年〜１９９２年のいわゆるバブル経済の好景気時には、半年〜１年違えば相関が低くなり、変動が激しいのに、バブル崩壊後の１９９３年以降は、相関の高い時期が１年以上続き、変動が小さくなった。従来の電子的演算ではこの相関演算には多大な計算量を必要とするが、本装置によれば、一回の光学的画像処理で相関演算を行なうことができるので、並列処理による高速処理が可能である。
【００２１】
ここでは、データ群を構成するデータの数が２０個の場合を例に説明したが、データ群を構成するデータの数が多い場合でも基本的に同様の構成で実現可能である。画像表示用のＳＬＭ２４、２５とＰＡＬ−ＳＬＭ２９の画素数を増やすことで大規模データ群の相関演算も可能であり、１０００×１０００画素のＳＬＭを用いれば、１００万個のデータを有するデータ間の相関演算を並列処理により高速で行なうことができる。そして、この際の回路構成は、図１と同様であり、簡単な回路構成で実現できる。
【００２２】
全データの相関演算ではなく、所定のデータ間の相関演算を行なってもよい。図３は、所定のデータ間での相関演算を求める場合の表示手段の構成を示す概略図である。ＳＬＭ２４、２５の出射光路上にそれぞれ可変マスク２４ａ、２５ａを配置し、マスクパターンをマスクパターン制御装置１５で制御することにより特定のデータのみを有する画像を抽出する。もちろん、ＳＬＭ２４、２５を直接制御して特定のデータのみを有する画素のみに表示を行っても同様の効果が得られる。
【００２３】
ここでは、各データの有する情報を画像を構成する画素の輝度として表す例について説明したが、輝度以外に色あるいは画素から発せられる光の位相あるいは偏光状態、またはその組み合わせにより表してもよい。
【００２４】
また、以上の説明では、データ処理にフーリエ変換光学系を使用したが、その他の光学的画像処理により画像間の演算を行なってもよい。光学的に画像間の演算を行なうことで、多数のデータを有するデータ群間での演算を高速で行なうことが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、データベースを構成するデータ群の個々のデータを規格化し、各画素が各データを表す画像に変換して、光学的に画像演算を行なうことにより画像間の相関、すなわち、データ群間、あるいは個々のデータ間の相関を求めることができる。したがって、多数のデータを有するデータ群間での演算を簡単な回路構成で高速で行なうことができる。
【００２６】
本発明の装置は、各種のデータ群の分析、比較等の演算処理に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の並列情報処理装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】本発明の並列情報処理装置で画像表示したデータの一例を示す図であり、（ａ）が表示位置、（ｂ）が規格化データ値を示している。
【図３】図１の装置の表示手段の別の形態を示す図である。
【符号の説明】
１０…入力装置、１１、１３…メモリ、１２…規格化装置、１４…書き込み制御装置、２０…光源用レーザ、２４、２５…ＳＬＭ、２７…ＰＡＬ−ＳＬＭ、２６、３０…フーリエ変換レンズ、３１…光検出器。
【図１】
0004026954.tif 000003
【図２】
0004026954.tif 000004
【図３】
0004026954.tif 000005