In this paper, we present a biologically grounded approach to reservoir computing (RC), in which a network of cultured biological neurons serves as the reservoir substrate. This system, referred to as biological reservoir computing (BRC), replaces artificial recurrent units with the spontaneous and evoked activity of living neurons. A multi-electrode array (MEA) enables simultaneous stimulation and readout across multiple sites: inputs are delivered through a subset of electrodes, while the remaining ones capture the resulting neural responses, mapping input patterns into a high-dimensional biological feature space. We evaluate the system through a case study on digit classification using a custom dataset. Input images are encoded and delivered to the biological reservoir via electrical stimulation, and the corresponding neural activity is used to train a simple linear classifier. To contextualize the performance of the biological system, we also include a comparison with a standard artificial reservoir trained on the same task. The results indicate that the biological reservoir can effectively support classification, highlighting its potential as a viable and interpretable computational substrate. We believe this work contributes to the broader effort of integrating biological principles into machine learning and aligns with the goals of human-inspired vision by exploring how living neural systems can inform the design of efficient and biologically plausible models.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

模式识别是一个成熟的、令人兴奋的、快速发展的领域,它支撑着计算机视觉、图像处理、文本和文档分析以及神经网络等相关领域的发展。它与机器学习非常相似,在生物识别、生物信息学、多媒体数据分析和最新的数据科学等新兴领域也有应用。模式识别(Pattern Recognition)杂志成立于大约50年前,当时该领域刚刚出现计算机科学的早期。在这期间,它已大大扩大。只要这些论文的背景得到了清晰的解释并以模式识别文献为基础,该杂志接受那些对模式识别理论、方法和在任何领域的应用做出原创贡献的论文。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/conf/par/
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
81+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
31+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
160+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+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
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
45+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
32+阅读 · 2021年3月8日
Arxiv
25+阅读 · 2020年3月11日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+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
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
45+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员