The surrogate gradient descent algorithm enabled spiking neural networks to be trained to carry out challenging sensory processing tasks, an important step in understanding how spikes contribute to neural computations. However, it is unclear the extent to which these algorithms fully explore the space of possible spiking solutions to problems. We investigated whether spiking networks trained with surrogate gradient descent can learn to make use of information that is only encoded in the timing and not the rate of spikes. We constructed synthetic datasets with a range of types of spike timing information (interspike intervals, spatio-temporal spike patterns or polychrony, and coincidence codes). We find that surrogate gradient descent training can extract all of these types of information. In more realistic speech-based datasets, both timing and rate information is present. We therefore constructed variants of these datasets in which all rate information is removed, and find that surrogate gradient descent can still perform well. We tested all networks both with and without trainable axonal delays. We find that delays can give a significant increase in performance, particularly for more challenging tasks. To determine what types of spike timing information are being used by the networks trained on the speech-based tasks, we test these networks on time-reversed spikes which perturb spatio-temporal spike patterns but leave interspike intervals and coincidence information unchanged. We find that when axonal delays are not used, networks perform well under time reversal, whereas networks trained with delays perform poorly. This suggests that spiking neural networks with delays are better able to exploit temporal structure. To facilitate further studies of temporal coding, we have released our modified speech-based datasets.


翻译:暂无翻译

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
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员