Vanilla spiking neurons in Spiking Neural Networks (SNNs) use charge-fire-reset neuronal dynamics, which can only be simulated in serial and can hardly learn long-time dependencies. We find that when removing reset, the neuronal dynamics are reformulated in a non-iterative form and can be parallelized. By rewriting neuronal dynamics without resetting to a general formulation, we propose the Parallel Spiking Neuron (PSN), which uses dense connections between time-steps to maximize the utilization of temporal information. To avoid the use of future inputs for low-latency inference, we add masks on the weights and obtain the masked PSN. By sharing weights across time-steps, the sliding PSN is proposed with the ability to deal with sequences with variant lengths. We evaluate the PSN family on simulation speed and temporal/static data classification, and the results show the overwhelming advantage of the PSN family in efficiency and accuracy. To our best knowledge, this is the first research about parallelizing spiking neurons and can be a cornerstone for the spiking deep learning community. Our codes are available at \url{https://github.com/fangwei123456/Parallel-Spiking-Neuron}.


翻译:在脉冲神经网络(SNNs)中,传统尖峰神经元采用充电-放电-重置的神经动力学,该过程仅能串行模拟且难以学习长期依赖关系。我们发现,移除重置操作后,神经动力学可重构为无迭代形式并实现并行化。通过将无重置的神经动力学重写为通用公式,我们提出了并行尖峰神经元(PSN),其利用时间步之间的密集连接最大化时间信息的利用效率。为避免低延迟推理时使用未来输入,我们为权重添加掩码得到掩码PSN。通过跨时间步共享权重,我们提出滑动PSN以处理变长序列。我们在仿真速度以及时序/静态数据分类任务上评估了PSN系列模型,结果表明该系列在效率和准确率方面具有压倒性优势。据我们所知,这是首个关于尖峰神经元并行化的研究,可成为脉冲深度学习领域的基石。代码已开源至 \url{https://github.com/fangwei123456/Parallel-Spiking-Neuron}。

0
下载
关闭预览

相关内容

自然语言处理顶会NAACL2022最佳论文出炉!
专知会员服务
43+阅读 · 2022年6月30日
专知会员服务
32+阅读 · 2021年6月12日
专知会员服务
26+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月8日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月8日
Financial Time Series Representation Learning
Arxiv
10+阅读 · 2020年3月27日
Arxiv
13+阅读 · 2019年1月26日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
自然语言处理顶会NAACL2022最佳论文出炉!
专知会员服务
43+阅读 · 2022年6月30日
专知会员服务
32+阅读 · 2021年6月12日
专知会员服务
26+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员