Deep neural networks unlocked a vast range of new applications by solving tasks of which many were previously deemed as reserved to higher human intelligence. One of the developments enabling this success was a boost in computing power provided by special purpose hardware. Further significant improvements in energy efficiency and speed require full parallelism and analog hardware, yet analogue neuron noise and its propagation, i.e. accumulation, threatens rendering such approaches inept. Here, we analyse for the first time the propagation of noise in parallel deep neural networks comprising noisy nonlinear neurons. We develop an analytical treatment for both, symmetric networks to highlight the underlying mechanisms, and networks trained with back propagation. We find that noise accumulation is generally bound, and adding additional network layers does not worsen the signal to noise ratio beyond this limit. Most importantly, noise accumulation can be suppressed entirely when neuron activation functions have a slope smaller than unity. We therefore developed the framework for noise of deep neural networks implemented in analog systems, and identify criteria allowing engineers to design noise-resilient novel neural network hardware.


翻译:深神经网络通过解决许多以前被认为是留给更高人类智能的复杂任务,打开了广泛的新应用。 促成这一成功的发展之一是特殊用途硬件提供的计算机动力的提高。 进一步大幅度提高能源效率和速度需要完全平行和模拟硬件,但模拟神经噪音及其传播,即累积,有可能使这种方法变得无从应用。 在这里,我们首次分析由吵闹的非线性神经元组成的平行深神经网络中噪音的传播。 我们为两者开发了一种分析处理方法,对称网络以突出基本机制,以及受过后传播训练的网络。 我们发现噪音积累一般是约束的,增加更多的网络层不会使噪音对噪音的信号比超出这一限度。 最重要的是,当神经激活功能的斜坡小于统一时,噪音积累可以完全被抑制。 因此,我们开发了在模拟系统中实施的深神经网络的噪音框架,并确定了工程师设计噪声反应新神经网络硬件的标准。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
最新【深度生成模型】Deep Generative Models,104页ppt
专知会员服务
69+阅读 · 2020年10月24日
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
154+阅读 · 2020年5月26日
神经网络的拓扑结构,TOPOLOGY OF DEEP NEURAL NETWORKS
专知会员服务
31+阅读 · 2020年4月15日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
已删除
将门创投
4+阅读 · 2020年1月6日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月14日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月13日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月13日
Arxiv
64+阅读 · 2021年6月18日
Arxiv
6+阅读 · 2020年10月8日
Arxiv
8+阅读 · 2018年7月12日
VIP会员
相关资讯
已删除
将门创投
4+阅读 · 2020年1月6日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员