Memory is a key component of biological neural systems that enables the retention of information over a huge range of temporal scales, ranging from hundreds of milliseconds up to years. While Hebbian plasticity is believed to play a pivotal role in biological memory, it has so far been analyzed mostly in the context of pattern completion and unsupervised learning. Here, we propose that Hebbian plasticity is fundamental for computations in biological neural systems. We introduce a novel spiking neural network architecture that is enriched by Hebbian synaptic plasticity. We show that Hebbian enrichment renders spiking neural networks surprisingly versatile in terms of their computational as well as learning capabilities. It improves their abilities for out-of-distribution generalization, one-shot learning, cross-modal generative association, language processing, and reward-based learning. As spiking neural networks are the basis for energy-efficient neuromorphic hardware, this also suggests that powerful cognitive neuromorphic systems can be build based on this principle.


翻译:内存是生物神经系统的关键组成部分,它使得信息能够保存在从几百毫秒到多年不等的广泛时间尺度上。 虽然据信赫比亚的可塑性在生物记忆中发挥着关键作用, 但迄今为止,它大多是在模式完成和无人监督的学习背景下分析的。 我们在这里建议赫比亚的可塑性是生物神经系统计算的基础。 我们引入了一种由赫比亚合成合成合成的可塑性所丰富的新颖的神经网络结构。 我们显示赫比亚的浓缩使得神经网络在计算和学习能力方面具有惊人的多功能性。 它提高了它们超越分布、一手学习、跨模式的基因组合、语言处理和以奖励为基础的学习的能力。 由于神经网络是节能神经形态硬件的基础,这也表明强大的认知神经形态系统可以建立在这一原则的基础上。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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