While end-to-end training of Deep Neural Networks (DNNs) yields state of the art performance in an increasing array of applications, it does not provide insight into, or control over, the features being extracted. We report here on a promising neuro-inspired approach to DNNs with sparser and stronger activations. We use standard stochastic gradient training, supplementing the end-to-end discriminative cost function with layer-wise costs promoting Hebbian ("fire together," "wire together") updates for highly active neurons, and anti-Hebbian updates for the remaining neurons. Instead of batch norm, we use divisive normalization of activations (suppressing weak outputs using strong outputs), along with implicit $\ell_2$ normalization of neuronal weights. Experiments with standard image classification tasks on CIFAR-10 demonstrate that, relative to baseline end-to-end trained architectures, our proposed architecture (a) leads to sparser activations (with only a slight compromise on accuracy), (b) exhibits more robustness to noise (without being trained on noisy data), (c) exhibits more robustness to adversarial perturbations (without adversarial training).


翻译:虽然深神经网络端到端培训(DNNs)在越来越多的应用中产生最新水平的艺术性能,但它并没有提供对正在提取的特征的洞察力或控制。 我们在此报告对DNS采取有希望的神经启发性方法,使用稀释和较强的活性能。 我们使用标准的随机梯度培训,用促进Hebbbian(“火力结合”、“电线结合”)、高活性神经元更新和其余神经元的抗希伯利亚更新的层次成本来补充端到端歧视成本功能。 我们使用分解的激活(使用强力输出抑制微弱的产出),同时使用隐含的 $\ell_2美元神经重量的常规化。 CIFAR-10标准图像分类任务的实验表明,与基线端到端培训的架构相比,我们提议的架构(a) 导致稀弱活性活性(在准确性方面仅稍作妥协 ), (b) 显示噪音的稳健性(未接受关于噪音的培训 ), (c) 展示对抗性对敌性检查(未受过训练) 。

0
下载
关闭预览

相关内容

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/
一份简单《图神经网络》教程,28页ppt
专知会员服务
123+阅读 · 2020年8月2日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
抢鲜看!13篇CVPR2020论文链接/开源代码/解读
专知会员服务
49+阅读 · 2020年2月26日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014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 · 2012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 · 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 · 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7月20日
Arxiv
13+阅读 · 2021年6月14日
Neural Architecture Search without Training
Arxiv
10+阅读 · 2021年6月11日
Directional Graph Networks
Arxiv
27+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
VIP会员
相关资讯
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014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 · 2012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 · 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 · 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