Spiking Neural Networks (SNN) are known to be very effective for neuromorphic processor implementations, achieving orders of magnitude improvements in energy efficiency and computational latency over traditional deep learning approaches. Comparable algorithmic performance was recently made possible as well with the adaptation of supervised training algorithms to the context of SNN. However, information including audio, video, and other sensor-derived data are typically encoded as real-valued signals that are not well-suited to SNN, preventing the network from leveraging spike timing information. Efficient encoding from real-valued signals to spikes is therefore critical and significantly impacts the performance of the overall system. To efficiently encode signals into spikes, both the preservation of information relevant to the task at hand as well as the density of the encoded spikes must be considered. In this paper, we study four spike encoding methods in the context of a speaker independent digit classification system: Send on Delta, Time to First Spike, Leaky Integrate and Fire Neuron and Bens Spiker Algorithm. We first show that all encoding methods yield higher classification accuracy using significantly fewer spikes when encoding a bio-inspired cochleagram as opposed to a traditional short-time Fourier transform. We then show that two Send On Delta variants result in classification results comparable with a state of the art deep convolutional neural network baseline, while simultaneously reducing the encoded bit rate. Finally, we show that several encoding methods result in improved performance over the conventional deep learning baseline in certain cases, further demonstrating the power of spike encoding algorithms in the encoding of real-valued signals and that neuromorphic implementation has the potential to outperform state of the art techniques.


翻译:已知Spik Neural 网络(SNN)对于神经变形过程的实施非常有效,因此,从实际价值信号到峰值信号的有效编码对于整个系统的业绩影响重大。为了高效率地将信号编码成峰值,必须考虑与当前任务有关的信息的保存以及编码加码峰值的密度。在本文中,我们研究了一个发言者独立数字分类系统背景下的四种加码方法:发送到Delta、时间到First Spick、Leaky Infolation和Fire Neuron和Bens Streger Algoriterm。我们首先显示,所有编码方法的精确性能都比以往低得多,同时在将一些传统变值的货币递增率排序为最终结果时,我们用比以往更低的货币递增基值排序,在生物变异式网络中显示某些变现结果。

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