swat演算法最重要的是隱層的濾波器設計,權重的學習在stdp的基礎上加入了bcm規則,網路的輸出層也比較有特色,就是所有的訓練都是在乙個訓練神經元上,然後將其對映到分配好的輸出神經元上。
bcm起初是一種平衡hebb學習的規則,根據神經元狀態滑動閾值,進而決定突觸更新是增強還是抑制,以此來平衡突觸活動。在swat演算法中,bcm規則用於更新stdp的高度。
a +(
θm)=
ap11
+θm(
ct)a
−(θm
)=ap
−a+(
θm)θ
m(ωt
)=(ω
tco)
αωta_\left(\theta_\right)=a_ \frac\left(c_\right)}\\a_\left(\theta_\right)=a_-a_\left(\theta_\right)\\\theta_\left(\omega_\right)=\left(\frac}}\right)^ \omega_
a+(θm
)=a
p1+
θm(
ct)
1a−
(θm
)=a
p−a
+(θ
m)θ
m(ω
t)=
(co
ωt
)αωtc0
c_0c0
和α(=2
)\alpha(=2)
α(=2
)是常數,ω
t\omega_t
ωt用於在每次epoch之初確定stdp的視窗高度。
swat是乙個三層網路,輸入層根據輸入資料的特徵數s
ss決定,隱層有s
ss個array,輸出層有n
nn個分類神經元以及乙個訓練神經元。輸入層使用泊松編碼。
隱層可以看成是一些頻率選擇濾波器,隱層突觸包含興奮類和抑制兩類,並按照輸入脈衝頻率初始化為固定值,在網路訓練過程中不變。
這個濾波的過程沒太看懂,其實現的過程主要為了對特定的頻率進行響應,通過設定響應頻率,在**期間每個array裡的總有個神經元會進行響應。
神經元採用lif模型
τ md
vdt=
−v(t
)+rm
itot
(t)\tau_m \frac = -v(t) + r_mi_(t)
τmdtd
v=−
v(t)
+rm
itot
(t)
神經元的閾值是動態更新的,神經元發放脈衝後,其脈衝發放的閾值便會動態變化
v th
rnew
=m×v
thro
ldexp(−
t−ti
τdec
ay)v_ = m \times v_\exp \left( -\frac}\right)
vthrne
w=m
×vth
rold
exp(−
τdec
ayt
−ti
)
1、swat在訓練時將輸入樣本按類分成堆,每堆樣本的個數為m[1] [swat: a spiking neural network training algorithm for classification problems]nm_n
mn;
2、每次迭代開始時,先使用上面提到的bcm規則確定stdp的視窗;
3、輸入樣本序列,根據訓練神經元的脈衝使用stdp法則計算權重變化δωi
n\delta \omega_in
δωin;
δ ωi
n=∑0
rδωδ
ω== \sum \limits _0^r \delta \omega\\\delta \omega = \begina_+\exp (\frac)\\a_-\exp (\frac) \end
δωin=
0∑r
δωδω
={a+
exp(τ
+δt
)a−
exp(τ
−δt
)4、將學習到的權重變化對映到輸出神經元對應的突觸權值。
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