脉冲神经网络背景
神经网络进化
到目前为止,神经网络的进化之路,可以化为如下三个阶段:
- 第一代人工智能:感知器,一个简单的神经元只能处理二进制数据。
- 第二代神经网络:通常是全连接的神经网络,它们输入连续的值,然后输出连续的值 ,也就是目前我们一直在使用各种神经网络,BP,CNN,RNN等,本质来讲,这些神经网络都是基于神经脉冲的频率进行编码( rate coded)。
- 第三代神经网络:脉冲神经网络(spiking neural networks),其模拟神经元更加接近实际,把时间信息的影响也考虑其中 。旨在弥合神经科学与机器学习之间的鸿沟,使用接近真实的生物神经模型来进行计算。SNN可以归类为类脑计算,是认为生物智能是人工智能想要达到的目标和方向,标榜自然智进行改进与深化。
理论上我们现在的神经网络已经从连续的输出转变为了二元输出,表面看起来退化了。然而,脉冲训练给了我们更强大的处理 时空数据 的能力,而这些时空数据通常就是我们的真实世界的感官数据。
- 空间:神经元只与其本地的神经元相连接,可以分别处理输入块的输入(类似于CNN使用过滤器一样)
- 时间:脉冲训练是随着时间发生的,因此我们损失了二进制编码,但是获得了脉冲发生时间相关的信息
这使得可以非常自然的处理时间相关的数据而不需要引入RNN而带来复杂性。