論文の概要: Correlative Information Maximization Based Biologically Plausible Neural Networks for Correlated Source Separation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.04222v2
• Date: Sat, 8 Apr 2023 08:58:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-11 23:26:58.825037
• Title: Correlative Information Maximization Based Biologically Plausible Neural Networks for Correlated Source Separation
• Title（参考訳）: 相関情報最大化に基づく生物学的に妥当なニューラルネットワークによる音源分離
• Authors: Bariscan Bozkurt, Ates Isfendiyaroglu, Cengiz Pehlevan, Alper T. Erdogan
• Abstract要約: 本稿では,そのドメインに関する情報を利用して相関した潜伏源を抽出する生物学的にもっともらしいニューラルネットワークを提案する。 この最適化問題のオンライン定式化は、自然に局所的な学習規則を持つニューラルネットワークにつながる。 単純あるいはポリトープのソースドメインの選択は、断片的な線形活性化関数を持つネットワークをもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.740376367999705
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The brain effortlessly extracts latent causes of stimuli, but how it does this at the network level remains unknown. Most prior attempts at this problem proposed neural networks that implement independent component analysis which works under the limitation that latent causes are mutually independent. Here, we relax this limitation and propose a biologically plausible neural network that extracts correlated latent sources by exploiting information about their domains. To derive this network, we choose maximum correlative information transfer from inputs to outputs as the separation objective under the constraint that the outputs are restricted to their presumed sets. The online formulation of this optimization problem naturally leads to neural networks with local learning rules. Our framework incorporates infinitely many source domain choices and flexibly models complex latent structures. Choices of simplex or polytopic source domains result in networks with piecewise-linear activation functions. We provide numerical examples to demonstrate the superior correlated source separation capability for both synthetic and natural sources.
• Abstract（参考訳）: 脳は絶え間なく刺激の原因を抽出するが、どのようにネットワークレベルで行うかは不明である。 この問題に対するほとんどの先行の試みは、潜在原因が相互に独立であるという制限の下で機能する独立成分分析を実装するニューラルネットワークを提案した。 本稿では、この制限を緩和し、その領域に関する情報を活用し、関連づけられた潜在源を抽出する生物学的に妥当なニューラルネットワークを提案する。 このネットワークを導出するために,入力から出力への最大相関情報転送を,出力が推定集合に制限される制約の下で分離対象として選択する。 この最適化問題のオンライン定式化は、自然に局所学習ルールを持つニューラルネットワークにつながる。 我々のフレームワークは無限に多くのソースドメインの選択と柔軟に複雑な潜在構造をモデル化する。 単純あるいはポリトピックソースドメインの選択は、断片的な線形活性化関数を持つネットワークをもたらす。 合成源と自然源の両方において,より優れた相関源分離能力を示す数値例を示す。

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