Spiking Neural networks (SNN) have emerged as an attractive spatio-temporal computing paradigm for a wide range of low-power vision tasks. However, state-of-the-art (SOTA) SNN models either incur multiple time steps which hinder their deployment in real-time use cases or increase the training complexity significantly. To mitigate this concern, we present a training framework (from scratch) for one-time-step SNNs that uses a novel variant of the recently proposed Hoyer regularizer. We estimate the threshold of each SNN layer as the Hoyer extremum of a clipped version of its activation map, where the clipping threshold is trained using gradient descent with our Hoyer regularizer. This approach not only downscales the value of the trainable threshold, thereby emitting a large number of spikes for weight update with a limited number of iterations (due to only one time step) but also shifts the membrane potential values away from the threshold, thereby mitigating the effect of noise that can degrade the SNN accuracy. Our approach outperforms existing spiking, binary, and adder neural networks in terms of the accuracy-FLOPs trade-off for complex image recognition tasks. Downstream experiments on object detection also demonstrate the efficacy of our approach.


翻译:Spik Spik Neal网络(SNN)已成为广泛低功率视觉任务的一个有吸引力的时空计算模式,但是,最先进的SNN模型要么采取多时步骤,阻碍在实时使用案例中的部署,要么大大增加培训的复杂性。为了减轻这一关切,我们为一次性SNN提供了一个培训框架(从零开始),它使用最近提议的Hoyer正规化器的新版本。我们估计SNN的每个层的门槛是其启动地图的剪切片版Hoyer 的极限,这里的剪辑阈值是用我们的Hoyer正规化器来训练的。这个方法不仅缩小了可训练阈值的价值,从而释放了大量重力更新的峰值(仅用一个时间步骤完成),而且还将分子潜在值从临界值调离,从而减轻噪音对SNN的准确性的影响。我们的方法超越了现有的悬浮性、二进式的临界值,还展示了我们图像探测轨道的复合轨道定位网络。

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