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基于精细神经元的类脑感知学习模型
1
作者
张祎晨
何干
+1 位作者
杜凯
黄铁军
《软件学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第3期1403-1417,共15页
大脑如何实现学习以及感知功能对于人工智能和神经科学领域均是一个重要问题.现有人工神经网络由于结构和计算机制与真实大脑相差较大,无法直接用于理解真实大脑学习以及处理感知任务的机理.树突神经元模型是一种对大脑神经元树突信息...
大脑如何实现学习以及感知功能对于人工智能和神经科学领域均是一个重要问题.现有人工神经网络由于结构和计算机制与真实大脑相差较大,无法直接用于理解真实大脑学习以及处理感知任务的机理.树突神经元模型是一种对大脑神经元树突信息处理过程进行建模仿真的计算模型,相比人工神经网络更接近生物真实.使用树突神经网络模型处理学习感知任务对理解真实大脑的学习过程有重要作用.然而,现有基于树突神经元网络的学习模型大都局限于简化树突模型,无法完整建模树突的信号处理过程.针对这一问题,提出一种基于精细中型多棘神经元网络的学习模型,使得精细神经网络可以通过学习完成相应感知任务.实验表明,在经典的图像分类任务上,所提模型可以达到很好的分类性能.此外,精细神经网络对于噪声干扰有很强的鲁棒性.对网络特性进行进一步分析,发现学习后网络中的神经元表现出了刺激选择性这种神经科学中的经典现象,表明所提模型具有一定的生物可解释性,同时也表明刺激选择特性可能是大脑通过学习完成感知任务的一种重要特性.
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关键词
大脑
仿真
类脑计算
感知学习
图像分类
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职称材料
精细神经网络仿真方法研究进展
2
作者
张祎晨
黄铁军
《中国图象图形学报》
CSCD
北大核心
2023年第2期358-371,共14页
树突对大脑神经元实现不同的信息处理功能有着重要作用。精细神经元模型是一种对神经元树突以及离子通道的信息处理过程进行精细建模的模型,可以帮助科学家在实验条件的限制之外探索树突信息处理的特性。由精细神经元组成的精细神经网...
树突对大脑神经元实现不同的信息处理功能有着重要作用。精细神经元模型是一种对神经元树突以及离子通道的信息处理过程进行精细建模的模型,可以帮助科学家在实验条件的限制之外探索树突信息处理的特性。由精细神经元组成的精细神经网络模型可通过仿真对大脑的信息处理过程进行模拟,对于理解树突的信息处理机制、大脑神经网络功能背后的计算机理具有重要作用。然而,精细神经网络仿真需要进行大量计算,如何对精细神经网络进行高效仿真是一个具有挑战的研究问题。本文对精细神经网络仿真方法进行梳理,介绍了现有主流仿真平台与核心仿真算法,以及可进一步提升仿真效率的高效仿真方法。将具有代表性的高效仿真方法按照发展历程以及核心思路分为网络尺度并行方法、神经元尺度并行方法以及基于GPU(graphics processing unit)的并行仿真方法3类。对各类方法的核心思路进行总结,并对各类方法中代表性工作的细节进行分析介绍。随后对各类方法所具有的优劣势进行分析对比,对一些经典方法进行总结。最后根据高效仿真方法的发展趋势,对未来研究工作进行展望。
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关键词
神经形态计算
大脑
仿真
树突计算
精细神经元模型
精细神经网络
仿真
原文传递
基于数据驱动的闭环脑机接口设计
被引量：
2
3
作者
孙京诰
戚川
潘红光
《华东理工大学学报（自然科学版）》
CSCD
北大核心
2017年第5期655-661,共7页
基于神经元峰电位的植入式脑机接口开展相关研究,通过搭建大脑皮层仿真模型,并在控制理论分析的基础上进行自发单关节运动任务。使用自适应维纳滤波器完成神经元放电活动的线性解码器设计。通过分析发现在视觉反馈信息缺失时,解码器性...
基于神经元峰电位的植入式脑机接口开展相关研究,通过搭建大脑皮层仿真模型,并在控制理论分析的基础上进行自发单关节运动任务。使用自适应维纳滤波器完成神经元放电活动的线性解码器设计。通过分析发现在视觉反馈信息缺失时,解码器性能严重下降。针对此问题,使用基于数据驱动算法的紧格式无模型控制算法产生刺激信号来刺激仿真大脑皮层感觉区神经元,使其跟踪存在感官反馈时感觉区神经元的放电活动。由于感觉区神经元放电信息的恢复,解码器在感觉反馈信息缺失时的性能也得到了恢复。最后,通过仿真验证了基于数据驱动算法的人工感官反馈有效性,并与整定的PID控制算法对比,结果验证了本文设计的闭环系统的有效性。
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关键词
大脑
皮层
仿真
模型
无模型控制
解码器
数据驱动
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职称材料
题名
基于精细神经元的类脑感知学习模型
1
作者
张祎晨
何干
杜凯
黄铁军
机构
北京大学计算机学院
北京大学人工智能研究院
出处
《软件学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第3期1403-1417,共15页
基金
国家自然科学基金(61425025)
国家重点研发计划(2020AAA0130400)。
文摘
大脑如何实现学习以及感知功能对于人工智能和神经科学领域均是一个重要问题.现有人工神经网络由于结构和计算机制与真实大脑相差较大,无法直接用于理解真实大脑学习以及处理感知任务的机理.树突神经元模型是一种对大脑神经元树突信息处理过程进行建模仿真的计算模型,相比人工神经网络更接近生物真实.使用树突神经网络模型处理学习感知任务对理解真实大脑的学习过程有重要作用.然而,现有基于树突神经元网络的学习模型大都局限于简化树突模型,无法完整建模树突的信号处理过程.针对这一问题,提出一种基于精细中型多棘神经元网络的学习模型,使得精细神经网络可以通过学习完成相应感知任务.实验表明,在经典的图像分类任务上,所提模型可以达到很好的分类性能.此外,精细神经网络对于噪声干扰有很强的鲁棒性.对网络特性进行进一步分析,发现学习后网络中的神经元表现出了刺激选择性这种神经科学中的经典现象,表明所提模型具有一定的生物可解释性,同时也表明刺激选择特性可能是大脑通过学习完成感知任务的一种重要特性.
关键词
大脑
仿真
类脑计算
感知学习
图像分类
Keywords
brain simulation
brain-like computing
perceptual learning
image classification
分类号
TP18 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
下载PDF
职称材料
题名
精细神经网络仿真方法研究进展
2
作者
张祎晨
黄铁军
机构
北京大学计算机学院
北京大学人工智能研究院
出处
《中国图象图形学报》
CSCD
北大核心
2023年第2期358-371,共14页
基金
科技创新2030—“新一代人工智能”重大项目(2021ZD0109803)。
文摘
树突对大脑神经元实现不同的信息处理功能有着重要作用。精细神经元模型是一种对神经元树突以及离子通道的信息处理过程进行精细建模的模型,可以帮助科学家在实验条件的限制之外探索树突信息处理的特性。由精细神经元组成的精细神经网络模型可通过仿真对大脑的信息处理过程进行模拟,对于理解树突的信息处理机制、大脑神经网络功能背后的计算机理具有重要作用。然而,精细神经网络仿真需要进行大量计算,如何对精细神经网络进行高效仿真是一个具有挑战的研究问题。本文对精细神经网络仿真方法进行梳理,介绍了现有主流仿真平台与核心仿真算法,以及可进一步提升仿真效率的高效仿真方法。将具有代表性的高效仿真方法按照发展历程以及核心思路分为网络尺度并行方法、神经元尺度并行方法以及基于GPU(graphics processing unit)的并行仿真方法3类。对各类方法的核心思路进行总结,并对各类方法中代表性工作的细节进行分析介绍。随后对各类方法所具有的优劣势进行分析对比,对一些经典方法进行总结。最后根据高效仿真方法的发展趋势,对未来研究工作进行展望。
关键词
神经形态计算
大脑
仿真
树突计算
精细神经元模型
精细神经网络
仿真
Keywords
neuromorphic computing
brain simulation
dendritic computing
detailed neuron model
detailed network simulation
分类号
TP301 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
原文传递
题名
基于数据驱动的闭环脑机接口设计
被引量：
2
3
作者
孙京诰
戚川
潘红光
机构
华东理工大学信息科学与工程学院
西安交通大学电气与控制工程学院
出处
《华东理工大学学报（自然科学版）》
CSCD
北大核心
2017年第5期655-661,共7页
基金
国家自然科学基金青年基金(61603295)
文摘
基于神经元峰电位的植入式脑机接口开展相关研究,通过搭建大脑皮层仿真模型,并在控制理论分析的基础上进行自发单关节运动任务。使用自适应维纳滤波器完成神经元放电活动的线性解码器设计。通过分析发现在视觉反馈信息缺失时,解码器性能严重下降。针对此问题,使用基于数据驱动算法的紧格式无模型控制算法产生刺激信号来刺激仿真大脑皮层感觉区神经元,使其跟踪存在感官反馈时感觉区神经元的放电活动。由于感觉区神经元放电信息的恢复,解码器在感觉反馈信息缺失时的性能也得到了恢复。最后,通过仿真验证了基于数据驱动算法的人工感官反馈有效性,并与整定的PID控制算法对比,结果验证了本文设计的闭环系统的有效性。
关键词
大脑
皮层
仿真
模型
无模型控制
解码器
数据驱动
Keywords
cerebral cortex simulation model
modeling free control
decoder
data driven
分类号
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于精细神经元的类脑感知学习模型
张祎晨
何干
杜凯
黄铁军
《软件学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
精细神经网络仿真方法研究进展
张祎晨
黄铁军
《中国图象图形学报》
CSCD
北大核心
2023
0
原文传递
3
基于数据驱动的闭环脑机接口设计
孙京诰
戚川
潘红光
《华东理工大学学报（自然科学版）》
CSCD
北大核心
2017
2
下载PDF
职称材料
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