The Backpropagation algorithm has often been criticised for its lack of biological realism. In an attempt to find a more biologically plausible alternative, the recently introduced Forward-Forward algorithm replaces the forward and backward passes of Backpropagation with two forward passes. In this work, we show that the internal representations obtained by the Forward-Forward algorithm can organise into category-specific ensembles exhibiting high sparsity - i.e. composed of an extremely low number of active units. This situation is reminiscent of what has been observed in cortical sensory areas, where neuronal ensembles are suggested to serve as the functional building blocks for perception and action. Interestingly, while this sparse pattern does not typically arise in models trained with standard Backpropagation, it can emerge in networks trained with Backpropagation on the same objective proposed for the Forward-Forward algorithm. These results suggest that the learning procedure proposed by Forward-Forward may be superior to Backpropagation in modelling learning in the cortex, even when a backward pass is used.


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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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