論文の概要: Advancing Training Efficiency of Deep Spiking Neural Networks through Rate-based Backpropagation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.11488v2
• Date: Tue, 22 Oct 2024 11:18:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-23 14:26:31.368479
• Title: Advancing Training Efficiency of Deep Spiking Neural Networks through Rate-based Backpropagation
• Title（参考訳）: レートベースバックプロパゲーションによるディープスパイクニューラルネットワークの訓練効率の向上
• Authors: Chengting Yu, Lei Liu, Gaoang Wang, Erping Li, Aili Wang,
• Abstract要約: 最近の知見は、ディープスパイキングニューラルネットワーク(SNN)のトレーニングにおいて、レートコーディングが代理段階に基づくバックプロパゲーション・アット・タイム(BPTT)によって取得される情報表現の第一形態であることを明らかにしている。 本稿では、BPTTの複雑さを軽減するために、レートベースの表現を活用するために特別に設計されたトレーニング戦略である、レートベースのバックプロパゲーションを提案する。 提案手法は,SNNの学習におけるメモリと計算要求を減らすために,計算グラフの合理化を図り,平均的ダイナミクスに焦点をあてることで,詳細な時間微分への依存を最小限に抑える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.683798989767771
• License:
• Abstract: Recent insights have revealed that rate-coding is a primary form of information representation captured by surrogate-gradient-based Backpropagation Through Time (BPTT) in training deep Spiking Neural Networks (SNNs). Motivated by these findings, we propose rate-based backpropagation, a training strategy specifically designed to exploit rate-based representations to reduce the complexity of BPTT. Our method minimizes reliance on detailed temporal derivatives by focusing on averaged dynamics, streamlining the computational graph to reduce memory and computational demands of SNNs training. We substantiate the rationality of the gradient approximation between BPTT and the proposed method through both theoretical analysis and empirical observations. Comprehensive experiments on CIFAR-10, CIFAR-100, ImageNet, and CIFAR10-DVS validate that our method achieves comparable performance to BPTT counterparts, and surpasses state-of-the-art efficient training techniques. By leveraging the inherent benefits of rate-coding, this work sets the stage for more scalable and efficient SNNs training within resource-constrained environments. Our code is available at https://github.com/Tab-ct/rate-based-backpropagation.
• Abstract（参考訳）: 近年の知見は、ディープスパイキングニューラルネットワーク(SNN)のトレーニングにおいて、レートコーディングが代理段階に基づくバックプロパゲーション・スルー・タイム(BPTT)によって取得される情報表現の第一形態であることを明らかにしている。 本研究は,BPTTの複雑さを軽減するために,レートベースの表現を活用するためのトレーニング戦略である,レートベースのバックプロパゲーションを提案する。 提案手法は,SNNの学習におけるメモリと計算要求を減らすために,計算グラフの合理化を図り,平均的ダイナミクスに焦点をあてることで,詳細な時間微分への依存を最小限に抑える。 我々は,BPTTと提案手法の勾配近似の合理性について,理論的解析と経験的観察の両方を通して検証した。 CIFAR-10, CIFAR-100, ImageNet, CIFAR10-DVSの総合的な実験により, 本手法はBPTTと同等の性能を示し, 最先端の効率的なトレーニング技術を超えていることを確認した。 レートコーディングの本来の利点を活用することで、リソース制約のある環境でのよりスケーラブルで効率的なSNNトレーニングのステージが整う。 私たちのコードはhttps://github.com/Tab-ct/rate-based-backproagation.comで公開されています。

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