Spiking neural networks (SNNs) have become an interesting alternative to conventional artificial neural networks (ANN) thanks to their temporal processing capabilities and their low-SWaP (Size, Weight, and Power) and energy efficient implementations in neuromorphic hardware. However the challenges involved in training SNNs have limited their performance in terms of accuracy and thus their applications. Improving learning algorithms and neural architectures for a more accurate feature extraction is therefore one of the current priorities in SNN research. In this paper we present a study on the key components of modern spiking architectures. We empirically compare different techniques in image classification datasets taken from the best performing networks. We design a spiking version of the successful residual network (ResNet) architecture and test different components and training strategies on it. Our results provide a state of the art guide to SNN design, which allows to make informed choices when trying to build the optimal visual feature extractor. Finally, our network outperforms previous SNN architectures in CIFAR-10 (94.1%) and CIFAR-100 (74.5%) datasets and matches the state of the art in DVS-CIFAR10 (71.3%), with less parameters than the previous state of the art and without the need for ANN-SNN conversion. Code available at https://github.com/VicenteAlex/Spiking_ResNet.


翻译:Spiking神经网络(SNNS)已成为传统人造神经网络(ANN)的一个有趣替代物,因为其时间处理能力及其神经变异硬件(Siz、Wight和Power)中的低SWaP(Siz、Weight和Power)和节能执行神经变异硬件。然而,培训SNNS所涉及的挑战限制了其准确性及其应用的性能。因此,改进学习算法和神经结构以进行更准确的特征提取是SNN研究中当前的优先事项之一。我们在本文件中介绍了关于现代喷射结构的关键组成部分的研究。我们从经验上比较了从最佳运行网络中采集的图像分类数据集的不同技术。我们设计了成功剩余网络(ResNet)结构的快速版本,测试了其中的不同组成部分和培训战略。我们的成果为SNNNW设计提供了一种状态的艺术指南,从而在试图建立最佳视觉特征提取器时可以做出知情的选择。最后,我们的网络比CFAR-10 (94.1%)和CIFAR-100 (74.5%)中以前的S-RAS-FAR 转换数据设置比以前可用的状态需要的DS-NFAS-NFAR%。

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