Address-Event-Representation (AER) is a spike-routing protocol that allows the scaling of neuromorphic and spiking neural network (SNN) architectures to a size that is comparable to that of digital neural network architectures. However, in conventional neuromorphic architectures, the AER protocol and, in general, any virtual interconnect plays only a passive role in computation, i.e., only for routing spikes and events. In this paper, we show how causal temporal primitives like delay, triggering, and sorting inherent in the AER protocol itself can be exploited for scalable neuromorphic computing using our proposed technique called Time-to-Event Margin Propagation (TEMP). The proposed TEMP-based AER architecture is fully asynchronous and relies on interconnect delays for memory and computing as opposed to conventional and local multiply-and-accumulate (MAC) operations. We show that the time-based encoding in the TEMP neural network produces a spatio-temporal representation that can encode a large number of discriminatory patterns. As a proof-of-concept, we show that a trained TEMP-based convolutional neural network (CNN) can demonstrate an accuracy greater than 99% on the MNIST dataset. Overall, our work is a biologically inspired computing paradigm that brings forth a new dimension of research to the field of neuromorphic computing.


翻译:地址-事件表示(AER)是一种脉冲路由协议,使得神经形态和脉冲神经网络(SNN)架构能够扩展到与数字神经网络架构相当的规模。然而,在传统神经形态架构中,AER协议以及一般意义上的任何虚拟互连仅在计算中扮演被动角色,即仅用于路由脉冲和事件。本文展示了如何利用AER协议本身固有的因果时间基元(如延迟、触发和排序),通过我们提出的技术——时间-事件裕度传播(TEMP),实现可扩展的神经形态计算。所提出的基于TEMP的AER架构完全异步,并依赖互连延迟进行存储和计算,而非传统的局部乘累加(MAC)操作。我们证明,TEMP神经网络中的基于时间的编码能够产生空间-时间表征,编码大量区分性模式。作为概念验证,我们表明,在MNIST数据集上,训练后的基于TEMP的卷积神经网络(CNN)可实现超过99%的准确率。总体而言,我们的工作是一种受生物学启发的计算范式,为神经形态计算领域开辟了新的研究方向。

0
下载
关闭预览

相关内容

因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4月19日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+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
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
【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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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 · 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
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 · 2011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
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
VIP会员
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
10+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
10+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
14+阅读 · 10月13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
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
【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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
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 · 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
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 · 2011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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员