Impact of Synaptic Strength on Propagation of Asynchronous Spikes in Biologically Realistic Feed-Forward Neural Network
Notice bibliographique
Résumé
We consider the problem of reliable information propagation in the brain using biologically realistic models of spiking neurons. Biological neurons use action potentials, or spikes, to encode information. Information can be encoded by the rate of asynchronous spikes or by the (precise) timing of synchronous spikes. Reliable propagation of synchronous spikes is well understood in neuroscience and is relatively easy to implement by biologically-realistic models of neurons. However, reliable propagation of rate-modulated asynchronous spikes is poorly understood and remains difficult to implement by those models. In this paper, we formulate how a multi-layered feedforward neural network (mlFNN) comprising biologically-plausible model neurons enables propagation of time-varying asynchronous spikes. Gradient descent algorithm is developed to estimate the connectivity between neurons (i.e., synaptic weights) in mlFNN. Furthermore, we propose an abstract network model to replicate information propagation in mlFNN with substantially less complexity in estimating synaptic weights. The abstract model has a great implication for neuromorphic computing, as it can be implemented in neuromorphic circuits with less complexity, less energy, and more speed. Simulation results demonstrate that (i) the mlFNN with optimal synapses transmits asynchronous spikes reliably, and (ii) the abstract network model reproduces information propagation performed by mlFNN with high accuracy (coding fraction = 0.97 ± 0.02). We anticipate that this study will facilitate the design and implementation of biologically realistic mlFNN in neuromorphic circuits as well as cross-fertilizations between the fields of neuromorphic engineering, computational neuroscience and artificial intelligence.
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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 | 0,001 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».