Neuromorphic systems achieve high energy efficiency by computing with spikes, in a brain-inspired way. However, finding spike-based learning algorithms that can be implemented within the local constraints of neuromorphic systems, while achieving high accuracy, remains a formidable challenge. Equilibrium Propagation is a hardware-friendly counterpart of backpropagation which only involves spatially local computations and applies to recurrent neural networks with static inputs. So far, hardware-oriented studies of Equilibrium Propagation focused on rate-based networks. In this work, we develop a spiking neural network algorithm called EqSpike, compatible with neuromorphic systems, which learns by Equilibrium Propagation. Through simulations, we obtain a test recognition accuracy of 96.9% on MNIST, similar to rate-based Equilibrium Propagation, and comparing favourably to alternative learning techniques for spiking neural networks. We show that EqSpike implemented in silicon neuromorphic technology could reduce the energy consumption of inference and training by up to three orders of magnitude compared to GPUs. Finally, we also show that during learning, EqSpike weight updates exhibit a form of Spike Timing Dependent Plasticity, highlighting a possible connection with biology.


翻译:内分泌系统通过以大脑启发的方式用钉子计算,实现了高能效。然而,找到在神经畸形系统当地限制范围内可以实施的基于钉子的学习算法,虽然具有很高的精确性,但仍然是一项艰巨的挑战。 利衡平准是一个硬件友好的反反向造价对应器,它仅涉及空间局部计算,并适用于具有静态投入的经常性神经网络。迄今为止,对以基于比率的网络为主的平衡性Propagation的硬件导向型研究。在这项工作中,我们开发了一个名为EqSpike的神经网络算法,与神经畸形系统兼容,通过Qquiblium Propagation系统学习。通过模拟,我们获得了对MNIST的测试性识别精度为96.9%的测试性对应器,类似于基于比率的平衡性Proparium propagation, 和用于神经网络的替代学习技术。我们显示,在硅神经变形技术中实施的EqSpike可以减少节能消耗量和培训,与神经畸形系统系统系统系统进行兼容性更新,最后显示Simimimimimimimimimimimimimeximimimimimimimimimimimimimimimimimimimimimimimimimmlationxlationxlationsmlationslationslationslations, 期间我们展示了可能的升级。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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