Due to the binary spike signals making converting the traditional high-power multiply-accumulation (MAC) into a low-power accumulation (AC) available, the brain-inspired Spiking Neural Networks (SNNs) are gaining more and more attention. However, the binary spike propagation of the Full-Spike Neural Networks (FSNN) with limited time steps is prone to significant information loss. To improve performance, several state-of-the-art SNN models trained from scratch inevitably bring many non-spike operations. The non-spike operations cause additional computational consumption and may not be deployed on some neuromorphic hardware where only spike operation is allowed. To train a large-scale FSNN with high performance, this paper proposes a novel Dual-Stream Training (DST) method which adds a detachable Auxiliary Accumulation Pathway (AAP) to the full spiking residual networks. The accumulation in AAP could compensate for the information loss during the forward and backward of full spike propagation, and facilitate the training of the FSNN. In the test phase, the AAP could be removed and only the FSNN remained. This not only keeps the lower energy consumption but also makes our model easy to deploy. Moreover, for some cases where the non-spike operations are available, the APP could also be retained in test inference and improve feature discrimination by introducing a little non-spike consumption. Extensive experiments on ImageNet, DVS Gesture, and CIFAR10-DVS datasets demonstrate the effectiveness of DST.


翻译:由于二元脉冲信号使传统高功耗的乘累加运算(MAC)可转化为低功耗的累加运算(AC),受大脑启发的脉冲神经网络(SNNs)正获得越来越多的关注。然而,在全脉冲神经网络(FSNN)中,有限时间步下的二元脉冲传播极易导致显著的信息损失。为提升性能,若干从零训练的最先进SNN模型不可避免地引入了大量非脉冲运算。这些非脉冲运算不仅带来额外的计算消耗,还可能无法部署在仅允许脉冲运算的神经形态硬件上。为训练高性能的大规模FSNN,本文提出一种新颖的双流训练(DST)方法,该方法在全脉冲残差网络上添加了一个可拆卸的辅助累积通路(AAP)。AAP中的累积运算可补偿全脉冲传播前向与反向过程中的信息损失,从而促进FSNN的训练。在测试阶段,可移除AAP,仅保留FSNN。这不仅保持了更低的能耗,还使我们的模型易于部署。此外,对于允许非脉冲运算的场景,AAP可在测试推理中保留,通过引入少量非脉冲消耗来提升特征判别能力。在ImageNet、DVS Gesture和CIFAR10-DVS数据集上的大量实验证明了DST方法的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26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
[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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5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 · 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 · 2009年12月31日
Neural Architecture Search without Training
Arxiv
10+阅读 · 2021年6月11日
Arxiv
13+阅读 · 2020年8月3日
VIP会员
最新内容
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:20
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:45
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
6+阅读 · 今天5:04
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
4+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
8+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
相关基金
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 · 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 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员