Feed-forward convolutional neural networks (CNNs) are currently state-of-the-art for object classification tasks such as ImageNet. Further, they are quantitatively accurate models of temporally-averaged responses of neurons in the primate brain's visual system. However, biological visual systems have two ubiquitous architectural features not shared with typical CNNs: local recurrence within cortical areas, and long-range feedback from downstream areas to upstream areas. Here we explored the role of recurrence in improving classification performance. We found that standard forms of recurrence (vanilla RNNs and LSTMs) do not perform well within deep CNNs on the ImageNet task. In contrast, novel cells that incorporated two structural features, bypassing and gating, were able to boost task accuracy substantially. We extended these design principles in an automated search over thousands of model architectures, which identified novel local recurrent cells and long-range feedback connections useful for object recognition. Moreover, these task-optimized ConvRNNs matched the dynamics of neural activity in the primate visual system better than feedforward networks, suggesting a role for the brain's recurrent connections in performing difficult visual behaviors.


翻译:Feed-forward Convolutional 神经网络(CNNs)目前是图像网络等物体分类任务的最新工艺。 此外,它们是原始大脑视觉系统中神经元反应时间平均反应的定量准确模型。然而,生物视觉系统有两个与典型CNN没有分享的无处不在的建筑特征:在皮层地区发生局部复发,以及下游地区的长距离反馈到上游地区。我们在这里探讨了重现在提高分类性能方面的作用。我们发现,在图像网络任务中,标准重现形式(Vanilla RNS和LSTMs)在深处CNNs中表现不佳。相比之下,包含两个结构特征(绕行和引线)的新细胞能够极大地提高任务准确性。我们在自动搜索数千个模型结构中扩展了这些设计原则,其中确定了新的本地经常细胞和长距离反馈连接对物体识别有用。此外,这些任务优化的CONRNNS与原始视觉系统中的神经活动动态相匹配,比向前向网络更好,表明在难以进行视觉联系的大脑经常性关系中的作用。

0
下载
关闭预览

相关内容

【反馈循环自编码器】FEEDBACK RECURRENT AUTOENCODER
专知会员服务
22+阅读 · 2020年1月28日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19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
17+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】卷积神经网络类间不平衡问题系统研究
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年10月18日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
3+阅读 · 2018年10月25日
Arxiv
9+阅读 · 2018年3月10日
VIP会员
相关资讯
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19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
17+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】卷积神经网络类间不平衡问题系统研究
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年10月18日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员