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Enregistrement W2398932318

A General Purpose Architecture for Building Spiking Neuron Models of Biological Cognition

2013· article· en· W2398932318 sur OpenAlexaff
Chris Eliasmith, Terrence C. Stewart

Notice bibliographique

RevueeScholarship (California Digital Library) · 2013
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueNeural dynamics and brain function
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceCognitive architectureCognitionPython (programming language)Cognitive modelMemorizationArtificial intelligenceCognitive scienceHuman–computer interactionProgramming languageNeuroscience
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We have recently created the world's largest biologically realistic brain model that is capable of performing tasks (Eliasmith et al., 2012). This model uses 2.5 million spiking neurons, takes visual input from a 28x28 pixel visual field, and controls a physically modelled arm. By presenting different visual inputs, the model can perform eight different tasks, including memorizing and writing a list of numbers, single-digit addition via counting, and flexible pattern completion in the Raven's Matrices task. This tutorial is meant to introduce the software toolkit and theoretical background that would allow other researchers to build their own models using the same architecture, allowing them to explore other tasks and brain functions. This tool supports a novel cognitive architecture (SPA; the Semantic Pointer Architecture) that directly connects neuroscience with cognitive science. Our previous tutorials have focused on the underlying theory of the Neural Engineering Framework (NEF; Eliasmith and Anderson, 2003), a general method for implementing high-level cognitive theories using biologically realistic spiking neurons. In this tutorial, our emphasis will be on building large-scale models with our open-source toolkit Nengo ( ). The tutorial will be the first presentation of our Semantic Pointer Architecture, a Python module for Nengo which takes a high-level description of the desired cognitive system, including (basic) visual processing, motor control, working memory, associative memory, and cognitive control. The software takes this specification and creates a biologically realistic neural model, including various cortical areas, the basal ganglia, and the thalamus. An example model using the SPA is shown in Figure 1. It is able to follow basic commands such as “WRITE TWO” and “REMEMBER THREE WRITE NUMBER”. When run in Nengo, this creates a model with 48,000 spiking neurons and produces predictions of spike patterns, firing rates, fMRI time-courses, accuracy, and reaction times. Complete details can be found in the book How to Build a Brain (Eliasmith, 2013). Participants will leave the tutorial having interactively used a method for constructing cognitive models with spiking neurons, and experience using that method in an intuitive software environment. class Rules: def read_action(category='ACTION'): set(action=vision*2) def read_object(category='OBJECT'): set(object=vision*2) def do_write(vision='DONE', phrase='ACTION*WRITE', scale=0.5): set(motor=phrase*'~OBJECT') def do_write_remembered(vision='DONE', phrase='ACTION*WRITE+OBJECT*NUMBER'): set(motor=memory) def do_remember(vision='DONE', phrase='ACTION*REMEMBER', scale=0.5): set(memory=phrase*'~OBJECT')

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,012
Score d'incertitude au seuil0,040

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0030,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0120,003

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,038
Tête enseignante GPT0,233
Écart entre enseignants0,195 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2013
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