The choice of activation functions and their motivation is a long-standing issue within the neural network community. Neuronal representations within artificial neural networks are commonly understood as logits, representing the log-odds score of presence of features within the stimulus. We derive logit-space operators equivalent to probabilistic Boolean logic-gates AND, OR, and XNOR for independent probabilities. Such theories are important to formalize more complex dendritic operations in real neurons, and these operations can be used as activation functions within a neural network, introducing probabilistic Boolean-logic as the core operation of the neural network. Since these functions involve taking multiple exponents and logarithms, they are computationally expensive and not well suited to be directly used within neural networks. Consequently, we construct efficient approximations named $\text{AND}_\text{AIL}$ (the AND operator Approximate for Independent Logits), $\text{OR}_\text{AIL}$, and $\text{XNOR}_\text{AIL}$, which utilize only comparison and addition operations, have well-behaved gradients, and can be deployed as activation functions in neural networks. Like MaxOut, $\text{AND}_\text{AIL}$ and $\text{OR}_\text{AIL}$ are generalizations of ReLU to two-dimensions. While our primary aim is to formalize dendritic computations within a logit-space probabilistic-Boolean framework, we deploy these new activation functions, both in isolation and in conjunction to demonstrate their effectiveness on a variety of tasks including image classification, transfer learning, abstract reasoning, and compositional zero-shot learning.


翻译:激活功能及其动机的选择是神经网络界中长期存在的问题。 人工神经网络中的神经显示通常被理解为登录, 代表了刺激中存在特性的对数分数。 我们生成的逻辑- 空间操作器相当于概率博莱恩逻辑开关, 或者, 和 XNOR 等值的独立概率。 因此, 我们构建了名为 $\ text{ { text{ text{ aIL} 的高效近似值, 这对于在真实神经中正式确定更复杂的登地操作非常重要 。 这些操作可以在神经网络中用作激活功能, 引入用于神经网络核心操作的逻辑性 Bolean- text{AIL} 。 由于这些功能涉及多重推算和对数值的对数分值。 因此, 我们构建了名为 $ text{ antext{ text} 的高效接近值( 独立逻辑的操作者和操作者), 在普通逻辑网络中, $ text{ text{ text{ text} 和 $_ text{ weral- trext} 中, 这些功能只能使用 lientallievilding lievilding 和 lievildal 。 这些功能, liver_ liver liver_ liver liver 和 liverdalddddddddaldaldal 。 这些功能, 和 。 这些运行中, 它们在运行中, 和 的运行中, 和 liver 。

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