Probabilistic bits (p-bits) have recently been employed in neural networks (NNs) as stochastic neurons with sigmoidal probabilistic activation functions. Nonetheless, there remain a wealth of other probabilistic activation functions that are yet to be explored. Here we re-engineer the p-bit by decoupling its stochastic signal path from its input data path, giving rise to a modular p-bit that enables the realization of probabilistic neurons (p-neurons) with a range of configurable probabilistic activation functions, including a probabilistic version of the widely used Logistic Sigmoid, Tanh and Rectified Linear Unit (ReLU) activation functions. We present spintronic (CMOS + sMTJ) designs that show wide and tunable probabilistic ranges of operation. Finally, we experimentally implement digital-CMOS versions on an FPGA, with stochastic unit sharing, and demonstrate an order of magnitude (10x) saving in required hardware resources compared to conventional digital p-bit implementations.


翻译:概率比特(p比特)最近被用作具有S形概率激活函数的随机神经元应用于神经网络中。然而,仍存在大量尚未被探索的其他概率激活函数。本文通过将p比特的随机信号路径与其输入数据路径解耦,重新设计了p比特,从而产生了一种模块化p比特。该设计使得能够实现具有一系列可配置概率激活函数的概率神经元(p神经元),包括广泛使用的Logistic Sigmoid、Tanh和整流线性单元(ReLU)激活函数的概率版本。我们提出了自旋电子(CMOS + sMTJ)设计方案,其展现出宽泛且可调的概率工作范围。最后,我们在FPGA上实验实现了采用随机单元共享的数字CMOS版本,并证明相较于传统的数字p比特实现,所需硬件资源节省了一个数量级(10倍)。

0
下载
关闭预览

相关内容

【博士论文】机器学习中新型神经元模型的研究
专知会员服务
26+阅读 · 2024年11月20日
【国家标准意见稿】图神经网络模型
专知会员服务
47+阅读 · 2024年10月28日
专知会员服务
29+阅读 · 2020年8月8日
Github库分享:超全的PyTorch学习资源汇总
专知
25+阅读 · 2019年5月9日
快速上手笔记,PyTorch模型训练实用教程(附代码)
干货| PyTorch相比TensorFlow,存在哪些自身优势?
全球人工智能
15+阅读 · 2017年10月4日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2013年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2月12日
Arxiv
0+阅读 · 2月2日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
5+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
9+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
13+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
8+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
《美陆军野战手册(2026年):特种部队》
专知会员服务
8+阅读 · 8月31日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2013年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员