In recent years, Recurrent Spiking Neural Networks (RSNNs) have shown promising potential in long-term temporal modeling. Many studies focus on improving neuron models and also integrate recurrent structures, leveraging their synergistic effects to improve the long-term temporal modeling capabilities of Spiking Neural Networks (SNNs). However, these studies often place an excessive emphasis on the role of neurons, overlooking the importance of analyzing neurons and recurrent structures as an integrated framework. In this work, we consider neurons and recurrent structures as an integrated system and conduct a systematic analysis of gradient propagation along the temporal dimension, revealing a challenging gradient vanishing problem. To address this issue, we propose the Skip Recurrent Connection (SRC) as a replacement for the vanilla recurrent structure, effectively mitigating the gradient vanishing problem and enhancing long-term temporal modeling performance. Additionally, we propose the Adaptive Skip Recurrent Connection (ASRC), a method that can learn the skip span of skip recurrent connection in each layer of the network. Experiments show that replacing the vanilla recurrent structure in RSNN with SRC significantly improves the model's performance on temporal benchmark datasets. Moreover, ASRC-SNN outperforms SRC-SNN in terms of temporal modeling capabilities and robustness.


翻译:近年来,循环脉冲神经网络(RSNN)在长期时序建模方面展现出巨大潜力。许多研究致力于改进神经元模型,并同时整合循环结构,利用其协同效应来提升脉冲神经网络(SNN)的长期时序建模能力。然而,这些研究往往过度强调神经元的作用,忽视了将神经元与循环结构作为一个整体框架进行分析的重要性。在本工作中,我们将神经元与循环结构视为一个集成系统,并沿时间维度对梯度传播进行了系统性分析,揭示了一个具有挑战性的梯度消失问题。为解决此问题,我们提出了跳跃循环连接(SRC)以替代基础的循环结构,有效缓解了梯度消失问题,并增强了长期时序建模性能。此外,我们提出了自适应跳跃循环连接(ASRC),该方法能够学习网络中每一层跳跃循环连接的跳跃跨度。实验表明,在RSNN中用SRC替代基础循环结构,能显著提升模型在时序基准数据集上的性能。此外,ASRC-SNN在时序建模能力和鲁棒性方面均优于SRC-SNN。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17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
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
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29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
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5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
2+阅读 · 2017年12月31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
2+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
22+阅读 · 2021年12月2日
Arxiv
16+阅读 · 2021年3月2日
VIP会员
相关VIP内容
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
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29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
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5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
2+阅读 · 2017年12月31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
2+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员