Learning algorithms for Deep Neural Networks are typically based on supervised end-to-end Stochastic Gradient Descent (SGD) training with error backpropagation (backprop). Backprop algorithms require a large number of labelled training samples to achieve high performance. However, in many realistic applications, even if there is plenty of image samples, very few of them are labelled, and semi-supervised sample-efficient training strategies have to be used. Hebbian learning represents a possible approach towards sample efficient training; however, in current solutions, it does not scale well to large datasets. In this paper, we present FastHebb, an efficient and scalable solution for Hebbian learning which achieves higher efficiency by 1) merging together update computation and aggregation over a batch of inputs, and 2) leveraging efficient matrix multiplication algorithms on GPU. We validate our approach on different computer vision benchmarks, in a semi-supervised learning scenario. FastHebb outperforms previous solutions by up to 50 times in terms of training speed, and notably, for the first time, we are able to bring Hebbian algorithms to ImageNet scale.


翻译:深神经网的深神经网学习算法通常基于有监督的端到端的沙粒梯子(SGD)培训,带有错误反向分析(背反方)。后螺旋形算法需要大量贴标签的培训样本才能取得高性能。然而,在许多现实的应用中,即使图像样本数量众多,但其中很少有标签,而且必须使用半受监督的样本高效培训战略。 Hebbian的学习是提高抽样培训效率的一种可能办法;然而,在目前的解决方案中,它比大型数据集规模要差。在本文中,我们为Hebbbian的学习提出了一个高效且可扩缩的解决方案,其效率更高,其方法是:(1) 合并对一组投入的计算和集成进行合并,(2) 利用GPU上高效的矩阵乘法。我们在半超强的学习情景中验证了我们在不同计算机视觉基准上采用的方法。快速Hebbbbbh在培训速度方面超越了以前的解决方案,最多50倍,特别是第一次我们能够将Hebbian的算法推向图像网的规模。

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