This article summarizes principles and ideas from the emerging area of applying \textit{conditional computation} methods to the design of neural networks. In particular, we focus on neural networks that can dynamically activate or de-activate parts of their computational graph conditionally on their input. Examples include the dynamic selection of, e.g., input tokens, layers (or sets of layers), and sub-modules inside each layer (e.g., channels in a convolutional filter). We first provide a general formalism to describe these techniques in an uniform way. Then, we introduce three notable implementations of these principles: mixture-of-experts (MoEs) networks, token selection mechanisms, and early-exit neural networks. The paper aims to provide a tutorial-like introduction to this growing field. To this end, we analyze the benefits of these modular designs in terms of efficiency, explainability, and transfer learning, with a focus on emerging applicative areas ranging from automated scientific discovery to semantic communication.


翻译:本文总结了将条件计算方法应用于神经网络设计这一新兴领域的原理与思想。我们特别关注能够根据输入条件动态激活或停用其计算图部分的神经网络。具体实例包括动态选择输入标记、网络层(或层组)以及每层内部的子模块(例如卷积滤波器中的通道)。我们首先提供了一个统一的形式化框架来描述这些技术。随后,我们介绍了这些原理的三个典型实现:专家混合网络、标记选择机制以及早期退出神经网络。本文旨在以教程式导论的形式介绍这一快速发展的领域。为此,我们分析了此类模块化设计在效率、可解释性和迁移学习方面的优势,并重点关注从自动化科学发现到语义通信等新兴应用领域。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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