Among the array of neural network architectures, the Vision Transformer (ViT) stands out as a prominent choice, acclaimed for its exceptional expressiveness and consistent high performance in various vision applications. Recently, the emerging Spiking ViT approach has endeavored to harness spiking neurons, paving the way for a more brain-inspired transformer architecture that thrives in ultra-low power operations on dedicated neuromorphic hardware. Nevertheless, this approach remains confined to spatial self-attention and doesn't fully unlock the potential of spiking neural networks. We introduce DISTA, a Denoising Spiking Transformer with Intrinsic Plasticity and SpatioTemporal Attention, designed to maximize the spatiotemporal computational prowess of spiking neurons, particularly for vision applications. DISTA explores two types of spatiotemporal attentions: intrinsic neuron-level attention and network-level attention with explicit memory. Additionally, DISTA incorporates an efficient nonlinear denoising mechanism to quell the noise inherent in computed spatiotemporal attention maps, thereby resulting in further performance gains. Our DISTA transformer undergoes joint training involving synaptic plasticity (i.e., weight tuning) and intrinsic plasticity (i.e., membrane time constant tuning) and delivers state-of-the-art performances across several static image and dynamic neuromorphic datasets. With only 6 time steps, DISTA achieves remarkable top-1 accuracy on CIFAR10 (96.26%) and CIFAR100 (79.15%), as well as 79.1% on CIFAR10-DVS using 10 time steps.


翻译:在众多神经网络架构中,Vision Transformer(ViT)因其在各种视觉应用中卓越的表现力和持续的高性能而成为突出选择。近期兴起的脉冲ViT方法尝试利用脉冲神经元,为构建更受大脑启发的Transformer架构铺平了道路,使其能在专用神经形态硬件上以超低功耗运行。然而,该方法仍局限于空间自注意力,未能完全释放脉冲神经网络的潜力。我们提出DISTA——一种具有内在可塑性和时空注意力的去噪脉冲Transformer,旨在最大化脉冲神经元在视觉应用中的时空计算能力。DISTA探索了两种时空注意力机制:内在神经元级注意力和带有显式记忆的网络级注意力。此外,DISTA集成了高效的非线性去噪机制,以抑制计算所得时空注意力图中的固有噪声,从而进一步提升性能。我们的DISTA Transformer通过联合训练突触可塑性(即权重调整)和内在可塑性(即膜时间常数调整),在多个静态图像和动态神经形态数据集上实现了最先进的性能。仅用6个时间步,DISTA在CIFAR10(96.26%)和CIFAR100(79.15%)上便达到了卓越的top-1准确率,在CIFAR10-DVS上用10个时间步实现了79.1%的准确率。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
3+阅读 · 今天8:04
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:59
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
4+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
11+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
10+阅读 · 7月26日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员