跳到主要内容
10.1145/3583133.3596399acm会议文章/章节视图摘要出版物页面灰泥会议记录会议集合
研究论文
开放式访问

SPENSER:卷积尖峰神经网络的神经进化方法

出版:2023年7月24日 出版历史记录
  • 获取引文提醒
  • 摘要

    尖峰神经网络(SNN)由于其能量效率和生物合理性,最近引起了人们的兴趣。然而,SNN的性能仍然落后于传统的人工神经网络(ANN),因为对于SNN的最佳学习算法还没有达成共识。最佳性能的SNN是基于ANN到SNN的转换或通过代理梯度利用基于尖峰的反向传播进行学习。最近的研究重点是开发和测试不同的学习策略,以及手动架构和参数调整。神经进化(NE)已被证明是一种成功的自动设计ANN和调整参数的方法,但其在SNN中的应用仍处于早期阶段。DENSER是一个用于自动设计和参数化ANN的NE框架,基于遗传算法(GA)和结构化语法进化(SGE)的原理。本文提出了一种基于DENSER的SNN生成NE框架SPENSER,用于MNIST和Fashion-MNIST数据集上的图像分类。SPENSER生成具有竞争力的网络,测试准确率分别为99.42%和91.65%。

    工具书类

    [1]
    菲利佩·阿桑桑奥、努诺·卢伦索、佩努萨尔·马查多和伯纳黛特·里贝罗。2019.DENSER:深度进化网络结构表示。遗传编程与进化机器20, 1 (2019), 5--35.
    [2]
    菲利佩·阿桑桑奥、努诺·卢伦索、伯纳黛特·里贝罗和佩努萨尔·马查多。2021.快速传感器:快速深层进化网络结构表示。软件X14 (2021), 100694.
    [3]
    托马斯·巴克和汉斯·鲍尔·施维费尔。1993。参数优化进化算法概述。进化计算1, 1 (1993), 1--23.
    [4]
    Alejandro Baldominos、Yago Saez和Pedro Isasi。2020年。关于神经网络的自动化进化设计:过去、现在和未来。神经计算与应用32 (2020), 519--545.
    [5]
    Sander M Bohte、Joost N Kok和Han La Poutre。2002.尖峰神经元的时间编码网络中的错误反向传播。神经计算48, 1--4 (2002), 17--37.
    [6]
    程翔、郝云哲、徐嘉明和徐波。2021.LISNN:改进带有横向交互的尖峰神经网络,以实现稳健的目标识别。第二十届国际人工智能联合会议论文集。1519--1525.
    [7]
    石匡登和石谷。2021年。传统人工神经网络到尖峰神经网络的优化转换。学习代表国际会议。
    [8]
    彼得·迪尔和马修·库克。2015.使用峰值时间依赖性可塑性进行数字识别的无监督学习。计算神经科学前沿9 (2015), 99.
    [9]
    Sangya Dutta、Vinay Kumar、Aditya Shukla、Nihar R Mohapatra和Udayan Ganguly。2017.浮体MOSFET中通过充放电动力学的泄漏集成和激发神经元。科学报告7, 1 (2017), 8257.
    [10]
    丹尼尔·埃尔布雷希特和凯瑟琳·舒曼。2020年。使用合成模式生成网络的尖峰神经网络的神经进化。2020年神经形态系统国际会议(ICONS 2020)美国纽约州纽约市计算机协会,1-5。
    [11]
    Jason K.Eshraghian、Max Ward、Emre Neftci、Xinxin Wang、Gregor Lenz、Girish Dwivedi、Mohammed Bennamoun、Doo Seok Jeong和Wei D.Lu.2022。利用深度学习的经验教训训练峰值神经网络。arXiv:2109.12894[cs]。
    [12]
    魏芳、于兆飞、陈艳琪、蒂莫塞·马斯奎利埃、黄铁军和田永红。2021.合并可学习的膜时间常数以增强尖峰神经网络的学习。IEEE/CVF计算机视觉国际会议论文集。2661--2671.
    [13]
    A.L.Hodgkin和A.F.Huxley。膜电流的定量描述及其在神经传导和兴奋中的应用。生理学杂志117、4(1952年8月)、500-544。
    [14]
    David H Hubel和Torsten N Wiesel。1962.猫视觉皮层的感受野、双眼交互和功能结构。生理学杂志160, 1 (1962), 106.
    [15]
    Dongsung Huh和Terrence J Sejnowski。2018年,峰值神经网络的梯度下降。神经信息处理系统研究进展31 (2018).
    [16]
    埃里克·亨斯伯格(Eric Hunsberger)和克里斯·埃利亚史密斯(Chris Eliasmith)。2015年,利用LIF神经元建立深部网络。arXiv预打印arXiv:1510.08829(2015).
    [17]
    尤金·米奇科维奇(Eugene M Izhikevich)。2003.尖峰神经元的简单模型。IEEE神经网络汇刊14, 6 (2003), 1569--1572.
    [18]
    江春明和张艺蕾。2023.KLIF:用于调节替代梯度斜率和膜电位的优化尖峰神经元单元。arXiv预打印arXiv:2302.09238(2023).
    [19]
    Youngeun Kim、Yuhang Li、Hyongseob Park、Yeshwanth Venkatesha和Priyadarshini Panda。2022.尖峰神经网络的神经架构搜索。arXiv:2201.10355[cs,eess]。
    [20]
    Katarzyna Kozdon和Peter Bentley。2018.使用Hebbian学习的Spiking神经网络训练参数的演变。2018年ALIFE:2018年人工生命大会。麻省理工学院出版社,276-283。
    [21]
    Alex Krizhevsky、Geoffrey Hinton等人,2009年。从微小图像中学习多层特征。(2009).
    [22]
    路易斯·拉皮克。1907.重新研究激发电势下的量子化。生理与病理杂志9 (1907), 620--635.
    [23]
    Yann LeCun、Yoshua Bengio和Geoffrey Hinton。2015年,深度学习。自然521, 7553 (2015), 436--444.
    [24]
    Yann LeCun、Leon Bottou、Yoshua Bengio和Patrick Haffner。1998年,基于梯度的学习应用于文档识别。程序。美国电气工程师协会86, 11 (1998), 2278--2324.
    [25]
    Eimantas Lediunuskas、Julius Ruseckas、Alfonsas Juršñnas和Giedrius Buračas。2020年。训练深度峰值神经网络。arXiv预打印arXiv:2006.04436(2020).
    [26]
    Lyle Long和Guoliang Fang。2010年,《尖峰神经网络生物合理性神经元模型综述》。美国汽车协会Infotech@航空航天 2010.美国航空航天研究所,佐治亚州亚特兰大。
    [27]
    努诺·卢伦索、菲利佩·阿桑桑奥、弗朗西斯科·佩雷拉、埃内斯托·科斯塔和佩努萨尔·马查多。2018年。结构化语法演变:动态方法。语法演变手册。施普林格,137-161。
    [28]
    努诺·卢伦索、弗朗西斯科·佩雷拉和埃内斯托·科斯塔。2015.SGE:语法演变的结构化表示。人工进化国际会议施普林格,136-148。
    [29]
    Sen Lu和Abhronil Sengupta。2022.神经进化引导的混合尖峰神经网络训练。神经科学前沿16(2022年4月),838523。
    [30]
    G.López-Vázquez、M.Ornelas-Rodriguez、A.Espinal、J.A.Soria-Alcaraz、A.Rojas-Domínguez、H.J.Puga-Soberanes、J.M.Carpio和H.Rostro-Gonzalez。2019.用于解决监督分类问题的进化尖峰神经网络。计算智能与神经科学2019年(2019年3月),e4182639。出版商:欣达维。
    [31]
    沃尔夫冈·马斯。1997年,尖峰神经元网络:第三代神经网络模型。神经网络10,9(1997年12月),1659-1671。
    [32]
    Byunggook Na、Jisoo Mok、Seongsik Park、Dongjin Lee、Hyeokjun Choe和Sungroh Yoon。2022.AutoSNN:迈向能效尖峰神经网络。第39届机器学习国际会议论文集。PMLR,16253--16269。
    [33]
    Emre O Neftci、Hesham Mostafa和Friedemann Zenke。2019.峰值神经网络中的替代梯度学习:将基于梯度的优化能力引入峰值神经网络。IEEE信号处理杂志36, 6 (2019), 51--63.
    [34]
    Joao D Nunes、Marcelo Carvalho、Diogo Carneiro和Jaime S Cardoso。2022.峰值神经网络:一项调查。IEEE接入10 (2022), 60738--60764.
    [35]
    David Patterson、Joseph Gonzalez、Quoc Le、Chen Liang、Lluis-Mikel Munguia、Daniel Rothchild、David So、Maud Texier和Jeff Dean。2021.碳排放和大型神经网络培训。arXiv预打印arXiv:2104.10350(2021).
    [36]
    Bodo Rueckauer、Iulia Alexandra Lungu、Yuhuang Hu、Michael Pfeiffer和Shih-Chii Liu。2017.将连续值深层网络转换为有效的事件驱动网络,用于图像分类。神经科学前沿11 (2017), 682.
    [37]
    凯瑟琳·舒曼(Catherine D Schuman)、J帕克·米切尔(J Parker Mitchell)、罗伯特·巴顿(Robert M Patton)、托马斯·波托克(Thomas E Potok)和詹姆斯·普朗克(James S Plank)。2020年。神经形态系统的进化优化。神经启发计算元素研讨会论文集。1--9.
    [38]
    Sumit B Shrestha和Garrick Orchard。2018.杀手:及时重新分配尖峰层错误。神经信息处理系统研究进展31 (2018).
    [39]
    S.N.Sivanandam和S.N.Deepa。2007遗传算法导论。
    [40]
    Kenneth O Stanley、David B D’Ambrosio和Jason Gauci。2009.用于进化大规模神经网络的超立方体编码。人工生命15, 2 (2009), 185--212.
    [41]
    保罗·维尔博斯(Paul J Werbos)。1990.通过时间的反向传播:它做什么和如何做。程序。美国电气工程师协会78, 10 (1990), 1550--1560.
    [42]
    Han Xiao、Kashif Rasul和Roland Vollgraf。2017.Fashion-mnist:一个用于基准机器学习算法的新型图像数据集。arXiv预打印arXiv:1708.07747(2017).
    [43]
    张文瑞和李鹏,2019年。用于训练深度递归尖峰神经网络的尖峰训练级反向传播。神经信息处理系统研究进展32 (2019).

    建议

    评论

    信息和贡献者

    问询处

    发布于

    封面图片ACM会议
    GECCO’23伴侣:遗传和进化计算伴侣会议记录
    2023年7月
    2519页
    国际标准图书编号:9798400701207
    内政部:10.1145/3583133
    本作品根据Creative Commons Attribution International 4.0许可证授权。

    赞助商

    出版商

    计算机协会

    美国纽约州纽约市

    出版历史记录

    出版:2023年7月24日

    检查更新

    作者标记

    1. 尖峰神经网络
    2. 神经进化
    3. 丹瑟
    4. 计算机视觉

    限定符

    • 研究文章

    资金来源

    会议

    GECCO’23伙伴
    赞助商:
    GECCO’23伙伴:关于遗传和进化计算的伙伴会议
    2023年7月15日至19日
    葡萄牙里斯本

    接受率

    4410份提交文件中的总接受率为1669份,占38%

    即将召开的会议

    GECCO’24
    遗传和进化计算会议
    2024年7月14日至18日
    墨尔本,维多利亚州,澳大利亚

    贡献者

    其他指标

    文献计量学和引文

    文献计量学

    文章指标

    • 0
      引文总数
    • 103
      总下载次数
    • 下载次数(过去12个月)103
    • 下载次数(最近6周)14

    其他指标

    引文

    视图选项

    查看选项

    PDF格式

    以PDF文件查看或下载。

    PDF格式

    电子阅读器

    使用联机查看电子阅读器.

    电子阅读器

    获取访问权限

    登录选项

    完全访问权限

    媒体

    数字

    其他

    桌子

    分享

    分享

    共享此出版物链接

    在社交媒体上分享