SNN学习

目前的人工神经网络是第二代神经网络。它们通常是全连接的,接收连续的值,输出连续的值。尽管当代神经网络已经让我们在很多领域中实现了突破,但它们在生物学上是不精确的,其实并不能模仿生物大脑神经元的运作机制。

SNN 使用脉冲——这是一种发生在时间点上的离散事件——而非常见的连续值。每个峰值由代表生物过程的微分方程表示出来,其中最重要的是神经元的膜电位。本质上,一旦神经元达到了某一电位,脉冲就会出现,随后达到电位的神经元会被重置。对此,最常见的模型是 Integrate-And-Fire(LIF)模型。此外,SNN 通常是稀疏连接的,并会利用特殊的网络拓扑。

SNN学习_第1张图片

SNN学习_第2张图片

SNN学习_第3张图片

乍一看,脉冲神经网络的方法像是一种倒退。我们从连续输出移动至二进制输出,这些脉冲训练的可解释性不强。但是,脉冲训练增强了我们处理时空数据(或者说真实世界感官数据)的能力。空间指神经元仅与附近的神经元连接,这样它们可以分别处理输入块(类似于 CNN 使用滤波器)。时间指脉冲训练随着时间而发生,这样我们在二进制编码中丢失的信息可以在脉冲的时间信息中重新获取。这允许我们自然地处理时间数据,无需 RNN 添加额外的复杂度。事实证明脉冲神经元是比传统人工神经元更强大的计算单元。

 

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