Generative models based on neural networks present a substantial challenge within deep learning. As it stands, such models are primarily limited to the domain of artificial neural networks. Spiking neural networks, as the third generation of neural networks, offer a closer approximation to brain-like processing due to their rich spatiotemporal dynamics. However, generative models based on spiking neural networks are not well studied. In this work, we pioneer constructing a spiking generative adversarial network capable of handling complex images. Our first task was to identify the problems of out-of-domain inconsistency and temporal inconsistency inherent in spiking generative adversarial networks. We addressed these issues by incorporating the Earth-Mover distance and an attention-based weighted decoding method, significantly enhancing the performance of our algorithm across several datasets. Experimental results reveal that our approach outperforms existing methods on the MNIST, FashionMNIST, CIFAR10, and CelebA datasets. Moreover, compared with hybrid spiking generative adversarial networks, where the discriminator is an artificial analog neural network, our methodology demonstrates closer alignment with the information processing patterns observed in the mouse.


翻译:基于神经网络的生成模型是深度学习中的重大挑战。目前此类模型主要局限于人工神经网络领域。作为第三代神经网络,尖峰神经网络凭借其丰富的时空动力学特性,能够更接近大脑式处理。然而,基于尖峰神经网络的生成模型尚未得到充分研究。本文率先构建了能够处理复杂图像的尖峰生成对抗网络。我们的首要任务是识别尖峰生成对抗网络固有的域不一致与时间不一致问题。通过引入推土机距离和基于注意力的加权解码方法,我们显著提升了算法在多个数据集上的表现。实验结果表明,我们的方法在MNIST、FashionMNIST、CIFAR10和CelebA数据集上均优于现有方法。此外,与判别器为人工模拟神经网络的混合尖峰生成对抗网络相比,我们的方法展现出与小鼠信息处理模式更一致的特性。

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