构建脉冲神经网络模型,至少需要考虑三点:1.外界刺激编码2.构建神经元模型3.制定学习规则
外界刺激的编码方式主要有RateCoding和TemporalCoding等,这里不在细述。而Hodgkin和Huxley两位研究员早在1952年就提出了第一个神经元模型:HH[1]。随后陆续有各种神经元模型被提出,其中具有代表性的为Izhikevich模型[2]和LIF(Leaky-Integrate-and-Fire)模型[3]。
以LIF神经元模型为例,其数学表达形式如下:
学习规则又分为无监督和有监督,其中无监督学习方法以STDP(Spike-Timing-DependentPlasticity)[4,5]为代表,而有监督学习包括Tempotron[6],ReSuMe(RemoteSupervisedMethod)[7]和SpikeProp[8]等。
以Tempotron为例,阈值下的后突触膜电位(PSPs,PostsynapticPotentials)为所有输入脉冲的加权和:
为:
利用Tempotron学习规则进行简单的二分类训练,通过下图可以看到输出膜电位的变化。其中,raw为训练前的膜电位曲线,trained为训练后的膜电位曲线。可见,训练后的Positive类别仍然发放脉冲,而训练后的Negative类别样本被抑制发放脉冲。
THE END