Despite $1/f$ noise being ubiquitous in both natural and artificial systems, no general explanations for the phenomenon have received widespread acceptance. One well-known system where $1/f$ noise has been observed in is the human brain, with this 'noise' proposed by some to be important to the healthy function of the brain. As deep neural networks (DNNs) are loosely modelled after the human brain, and as they start to achieve human-level performance in specific tasks, it might be worth investigating if the same $1/f$ noise is present in these artificial networks as well. Indeed, we find the existence of $1/f$ noise in DNNs - specifically Long Short-Term Memory (LSTM) networks modelled on real world dataset - by measuring the Power Spectral Density (PSD) of different activations within the network in response to a sequential input of natural language. This was done in analogy to the measurement of $1/f$ noise in human brains with techniques such as electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). We further examine the exponent values in the $1/f$ noise in "inner" and "outer" activations in the LSTM cell, finding some resemblance in the variations of the exponents in the fMRI signal. In addition, comparing the values of the exponent at "rest" compared to when performing "tasks" of the LSTM network, we find a similar trend to that of the human brain where the exponent while performing tasks is less negative.


翻译:尽管在自然和人工系统中,1美元/美元噪音无处不在,但对于这一现象没有普遍接受的一般解释。一个众所周知的系统,在该系统中观察到1美元/美元/美元噪音,这个系统是人类大脑,有人提议这种“噪音”对大脑的健康功能很重要。由于深神经网络(DNNS)仿照人类大脑松散,并且开始在具体任务中达到人类层面的性能,因此如果这些人工网络中也存在同样的1美元/美元/美元噪音,则可能值得调查。事实上,我们发现DNUS中存在着1美元/美元/美元噪音,特别是以真实世界数据集为模型的长短期内存(LSTM)网络,通过测量网络内因自然语言的顺序输入而不同激活的电源频度(PSD),来测量人类大脑中1美元/美元/美元级的噪音,用电源(EEEG)和功能磁共振成像(fRI)等技术来测量。我们进一步研究“在服务器的变动时,在“服务器的变动中,我们变动了1美元/前变动时,在“图像”的图像中,我们比较了超动了“的图像”的图像中,在“服务器的变动中,我们变动了“的图像”的图像中,我们在“移动的图像中发现了一些”的图像中,我们在“的图像中比较了“的变动中,我们变动的变动中,我们的图像中,我们的变动了“的图像中,我们的变动了“。

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