To rapidly process temporal information at a low metabolic cost, biological neurons integrate inputs as an analog sum but communicate with spikes, binary events in time. Analog neuromorphic hardware uses the same principles to emulate spiking neural networks with exceptional energy-efficiency. Nevertheless, emulating high-performing spiking networks on such hardware remains a significant challenge due to device-mismatch and the lack of efficient training algorithms. Here, we introduce a general in-the-loop learning framework that resolves these issues. Using the BrainScales-2 neuromorphic system, we show that learning self-corrects for device mismatch resulting in competitive spiking network performance on vision and speech benchmarks. Our networks display sparse spiking activity with, on average, far less than one spike per hidden neuron, perform inference at rates of up to 85 k frames/second, and consume less than 200 mW. In summary, our work sets several new benchmarks for low-energy spiking network processing on analog neuromorphic substrates and constitutes an important step toward on-chip learning.


翻译:为了以低代谢成本快速处理时间信息,生物神经元将输入作为模拟和模拟,但与峰值、双轨事件及时进行交流。模拟神经形态硬件使用同样的原则来模仿超高能效神经网络。然而,模拟这类硬件上高性能的喷射网络,由于装置相配和缺乏高效的培训算法,仍是一个重大挑战。在这里,我们引入了一个解决上述问题的一般的在线学习框架。我们使用脑结构-2神经形态系统,显示在视觉和语音基准上通过竞争性的网络性能跳动功能,对设备错配进行自我校正。我们的网络显示微小的跳动活动,平均而言远低于每个隐性神经网络一次,以85k框架/秒的速率进行推断,消耗不到200千瓦。简而言之,我们的工作为模拟神经形态子基质的低能跳动网络处理设定了几个新的基准,并构成向芯学习迈出的重要一步。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
107+阅读 · 2020年5月3日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1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
【电子书推荐】Data Science with Python and Dask
专知会员服务
43+阅读 · 2019年6月1日
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19日
分布式并行架构Ray介绍
CreateAMind
9+阅读 · 2019年8月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Accelerated Methods for Deep Reinforcement Learning
Arxiv
6+阅读 · 2019年1月10日
Arxiv
6+阅读 · 2018年10月3日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
107+阅读 · 2020年5月3日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1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
【电子书推荐】Data Science with Python and Dask
专知会员服务
43+阅读 · 2019年6月1日
相关资讯
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19日
分布式并行架构Ray介绍
CreateAMind
9+阅读 · 2019年8月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员