In lifelong learning systems based on artificial neural networks, one of the biggest obstacles is the inability to retain old knowledge as new information is encountered. This phenomenon is known as catastrophic forgetting. In this paper, we propose a new kind of connectionist architecture, the Sequential Neural Coding Network, that is robust to forgetting when learning from streams of data points and, unlike networks of today, does not learn via the popular back-propagation of errors. Grounded in the neurocognitive theory of predictive processing, our model adapts synapses in a biologically-plausible fashion while another neural system learns to direct and control this cortex-like structure by mimicking some of task-executive control functionality of the basal ganglia. In our experiments, we demonstrate that our self-organizing system experiences significantly less forgetting compared to standard neural models, outperforming a swath of previously proposed methods, including rehearsal/data buffer-based methods, on both standard (SplitMNIST, Split Fashion MNIST, etc.) and custom benchmarks even though it is trained in a stream-like fashion. Our work offers evidence that emulating mechanisms in real neuronal systems, e.g., local learning, lateral competition, can yield new directions for tackling the grand challenge of lifelong machine learning.


翻译:在以人工神经网络为基础的终身学习系统中,最大的障碍之一是无法保留旧知识,因为新信息会遇到新的信息。这一现象被称为灾难性的遗忘。在本文中,我们提出一种新的连接型结构,即序列神经编码网络,在从数据点流中学习时能够忘却,与今天的网络不同,它不会通过流行的后反向错误分析学习。基于预测处理的神经认知理论,我们的模型以生物可视的方式调整神经突触,而另一个神经系统则通过模拟火箭联动的一些任务-执行控制功能,来指导和控制这种类似皮层的结构。在我们的实验中,我们证明我们的自组织系统在与标准神经模型相比,大大减少忘却,比以往提出的方法(包括演练/数据缓冲方法)的一丝不苟。我们的工作可以提供大量的证据,在两种标准(SlitMNIST、Slip Fashinon MNIST等)和定制基准中,尽管它正在以流式的神经终身学习方式对系统进行训练,但是我们的工作可以证明我们自己的系统不会忘记与标准的神经模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
165+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
154+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
177+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
104+阅读 · 2019年10月9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
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月3日
Arxiv
37+阅读 · 2021年2月10日
Arxiv
19+阅读 · 2018年3月28日
VIP会员
相关VIP内容
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
165+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
154+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
177+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
104+阅读 · 2019年10月9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
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员