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Enregistrement W2931400272 · doi:10.18122/td.1782.boisestate

Deep Convolutional Spiking Neural Networks for Image Classification

2021· preprint· en· W2931400272 sur OpenAlexfundno aff
Ruthvik Vaila

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Memory and Neural Computing
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesMinistry of Education, IndiaInternational Institute of Information Technology, HyderabadCanadian Institute for Advanced Research
Mots-clésMNIST databaseArtificial intelligenceSpiking neural networkComputer scienceStochastic gradient descentArtificial neural networkBackpropagationForgettingPattern recognition (psychology)Convolutional neural networkFeature (linguistics)Gradient descentDeep learningMachine learning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Spiking neural networks are biologically plausible counterparts of artificial neural networks. Artificial neural networks are usually trained with stochastic gradient descent (SGD) and spiking neural networks are trained with bioinspired spike timing dependent plasticity (STDP). Spiking networks could potentially help in reducing power usage owing to their binary activations. In this work, we use unsupervised STDP in the feature extraction layers of a neural network with instantaneous neurons to extract meaningful features. The extracted binary feature vectors are then classified using classification layers containing neurons with binary activations. Gradient descent (backpropagation) is used only on the output layer to perform training for classification. Surrogate gradients are proposed to perform backpropagation with binary gradients. The accuracies obtained for MNIST and the balanced EMNIST data set compare favorably with other approaches. The effect of the stochastic gradient descent (SGD) approximations on learning capabilities of our network are also explored. We also studied catastrophic forgetting and its effect on spiking neural networks (SNNs). For the experiments regarding catastrophic forgetting, in the classification sections of the network we use a modified synaptic intelligence that we refer to as cost per synapse metric as a regularizer to immunize the network against catastrophic forgetting in a Single-Incremental-Task scenario (SIT). In catastrophic forgetting experiments, we use MNIST and EMNIST handwritten digits datasets that were divided into five and ten incremental subtasks respectively. We also examine behavior of the spiking neural network and empirically study the effect of various hyperparameters on its learning capabilities using the software tool SPYKEFLOW that we developed. We employ MNIST, EMNIST and NMNIST data sets to produce our results.

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)0,002
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: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,028

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0080,003

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 Opus0,035
Tête enseignante GPT0,270
Écart entre enseignants0,235 · 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
GenreEmpirique

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

En bref

Citations26
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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