Neuromorphic computing and, in particular, spiking neural networks (SNNs) have become an attractive alternative to deep neural networks for a broad range of signal processing applications, processing static and/or temporal inputs from different sensory modalities, including audio and vision sensors. In this paper, we start with a description of recent advances in algorithmic and optimization innovations to efficiently train and scale low-latency, and energy-efficient spiking neural networks (SNNs) for complex machine learning applications. We then discuss the recent efforts in algorithm-architecture co-design that explores the inherent trade-offs between achieving high energy-efficiency and low latency while still providing high accuracy and trustworthiness. We then describe the underlying hardware that has been developed to leverage such algorithmic innovations in an efficient way. In particular, we describe a hybrid method to integrate significant portions of the model's computation within both memory components as well as the sensor itself. Finally, we discuss the potential path forward for research in building deployable SNN systems identifying key challenges in the algorithm-hardware-application co-design space with an emphasis on trustworthiness.


翻译:神经形态计算,特别是脉冲神经网络(SNNs),已成为深度神经网络在广泛信号处理应用中的有吸引力的替代方案,能够处理来自不同感知模态(包括音频和视觉传感器)的静态和/或时序输入。本文首先描述了算法与优化创新的最新进展,以高效训练和扩展低延迟、高能效的脉冲神经网络(SNNs),用于复杂的机器学习应用。随后,我们讨论了近期算法-架构协同设计方面的努力,该设计探索了实现高能效与低延迟同时保持高精度和可信性之间的固有权衡。接着,我们描述了为高效利用此类算法创新而开发的底层硬件。特别地,我们介绍了一种混合方法,将模型计算的显著部分集成到存储组件以及传感器本身中。最后,我们探讨了构建可部署SNN系统的潜在研究路径,识别了算法-硬件-应用协同设计空间中的关键挑战,并重点强调可信性。

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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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