深度脉冲神经网络的渐进串联学习方法

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"这篇论文探讨了在深度脉冲神经网络(SNNs)中使用进步级联学习方法进行模式识别的策略。作者包括Jibin Wu, Chenglin Xu, Xiao Han, Daquan Zhou, Malu Zhang, Haizhou Li (IEEE Fellow) 和 Kay Chen Tan (IEEE Fellow)。" 深度学习是现代人工智能领域的核心组成部分,它利用多层的神经网络模型来解决复杂问题,如图像识别、自然语言处理等。而脉冲神经网络(SNNs)作为一种生物灵感的计算模型,其工作原理更接近生物大脑,以事件驱动的方式运行,具有低延迟和高计算效率的优势。SNNs通过模拟神经元的脉冲(或称尖峰)通信,实现信息的传递和处理,这使得它们在能源效率和实时性方面优于传统的人工神经网络(ANNs)。 然而,训练深度SNNs是一项挑战,因为其过程并不像训练ANNs那样直观。本文提出了一种新颖的ANN到SNN的转换框架,并结合逐层学习方法,称为“进步级联学习”。首先,研究者在离散表示空间中探讨了ANNs与SNNs之间的等价性,设计了一个原始的网络转换方法,该方法利用脉冲计数来近似ANN神经元的激活值。这种方法有助于SNNs保留ANNs的结构和功能,同时利用SNNs的稀疏通信特性。 为了弥补这种原始转换可能导致的误差,论文进一步引入了一种逐层学习策略,结合自适应训练调度器对网络权重进行微调。进步级联学习方法通过逐步调整和优化,使SNN能够有效地学习和适应输入数据的模式,从而提高模式识别的准确性和效率。 这一创新方法对于深度SNNs的训练提供了新的途径,有望在低功耗设备和实时应用中提升SNNs的表现。通过这种方式,SNNs可以更好地应用于物联网、自动驾驶、边缘计算等场景,这些场景对计算效率和能耗有严格要求。论文的贡献在于,不仅提出了一个有效的SNN训练框架,还促进了深度学习与生物神经科学的交叉融合,为未来的人工智能研究开辟了新的方向。