A semi-supervised learning method for spiking neural networks is proposed. The proposed method consists of supervised learning by backpropagation and subsequent unsupervised learning by spike-timing-dependent plasticity (STDP), which is a biologically plausible learning rule. Numerical experiments show that the proposed method improves the accuracy without additional labeling when a small amount of labeled data is used. This feature has not been achieved by existing semi-supervised learning methods of discriminative models. It is possible to implement the proposed learning method for event-driven systems. Hence, it would be highly efficient in real-time problems if it were implemented on neuromorphic hardware. The results suggest that STDP plays an important role other than self-organization when applied after supervised learning, which differs from the previous method of using STDP as pre-training interpreted as self-organization.


翻译:提出了一种半监督的神经网络跳动学习方法。建议的方法包括:通过反向反射和随后无监督的依赖刺激性可塑性(STDP)的无监督学习(STDP),这是生物学上可信的学习规则。数字实验表明,在使用少量标签数据时,拟议方法可以提高准确性,而不增加标签。这种特征没有通过现有的歧视性模式的半监督学习方法实现。因此,有可能为事件驱动的系统实施拟议的学习方法。因此,如果在神经形态硬件上实施,则在实时问题上是高度有效的。结果显示,STDP在监督学习后,除了自我组织之外,在应用时可以发挥重要作用,因为监督性学习后采用的方法不同于以前将STDP作为培训前的自我组织方法。

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反向传播一词严格来说仅指用于计算梯度的算法,而不是指如何使用梯度。但是该术语通常被宽松地指整个学习算法,包括如何使用梯度,例如通过随机梯度下降。反向传播将增量计算概括为增量规则中的增量规则,该规则是反向传播的单层版本,然后通过自动微分进行广义化,其中反向传播是反向累积(或“反向模式”)的特例。 在机器学习中,反向传播(backprop)是一种广泛用于训练前馈神经网络以进行监督学习的算法。对于其他人工神经网络(ANN)都存在反向传播的一般化–一类算法,通常称为“反向传播”。反向传播算法的工作原理是,通过链规则计算损失函数相对于每个权重的梯度,一次计算一层,从最后一层开始向后迭代,以避免链规则中中间项的冗余计算。
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