Equilibrium Propagation: Bridging the Gap between Energy-Based Models and Backpropagation
Notice bibliographique
Résumé
We introduce Equilibrium Propagation, a learning framework for energy-based models. It involves only one kind of neural computation, performed in both the first phase (when the prediction is made) and the second phase of training (after the target or prediction error is revealed). Although this algorithm computes the gradient of an objective function just like Backpropagation, it does not need a special computation or circuit for the second phase, where errors are implicitly propagated. Equilibrium Propagation shares similarities with Contrastive Hebbian Learning and Contrastive Divergence while solving the theoretical issues of both algorithms: our algorithm computes the gradient of a well-defined objective function. Because the objective function is defined in terms of local perturbations, the second phase of Equilibrium Propagation corresponds to only nudging the prediction (fixed point or stationary distribution) toward a configuration that reduces prediction error. In the case of a recurrent multi-layer supervised network, the output units are slightly nudged toward their target in the second phase, and the perturbation introduced at the output layer propagates backward in the hidden layers. We show that the signal "back-propagated" during this second phase corresponds to the propagation of error derivatives and encodes the gradient of the objective function, when the synaptic update corresponds to a standard form of spike-timing dependent plasticity. This work makes it more plausible that a mechanism similar to Backpropagation could be implemented by brains, since leaky integrator neural computation performs both inference and error back-propagation in our model. The only local difference between the two phases is whether synaptic changes are allowed or not. We also show experimentally that multi-layer recurrently connected networks with 1, 2, and 3 hidden layers can be trained by Equilibrium Propagation on the permutation-invariant MNIST task.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,007 |
| Science ouverte | 0,004 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,005 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».