Design and Implementation of a Highly Accurate Stochastic Spiking Neural Network
Notice bibliographique
Résumé
The emergence of spiking neural networks (SNNs) provide a promising approach to the energy efficient design of artificial neural networks (ANNs). The rate encoded computation in SNNs utilizes the number of spikes in a time window to encode the intensity of a signal, in a similar way to the information encoding in stochastic computing. Inspired by this similarity, this paper presents a hardware design of stochastic SNNs that attains a high accuracy. A design framework is elaborated for the input, hidden and output layers. This design takes advantage of a priority encoder to convert the spikes between layers of neurons into index-based signals and uses the cumulative distribution function of the signals for spike train generation. Thus, it mitigates the problem of a relatively low information density and reduces the usage of hardware resources in SNNs. This design is implemented in field programmable gate arrays (FPGAs) and its performance is evaluated on the MNIST image recognition dataset. Hardware costs are evaluated for different sizes of hidden layers in the stochastic SNNs and the recognition accuracy is obtained using different lengths of stochastic sequences. The results show that this stochastic SNN framework achieves a higher accuracy compared to other SNN designs and a comparable accuracy as their ANN counterparts. Hence, the proposed SNN design can be an effective alternative to achieving high accuracy in hardware constrained applications.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».