Александр Тощев рассказал о спайковых нейросетях на международной научно-практической конференции "Индустрия 4.0"
Заведующий кафедрой цифровой аналитики и технологий искусственного интеллекта ИТИС Александр Тощев выступил с докладом «Обучение спайковой нейронной сети с обратной связью от внешней среды на биореалистичных паттернах»
По словам ученого, спайковая нейросеть обучается не на абстрактных игрушечных данных, а на реальных сигналах давления, например, с носимых стелек (дают богатые данные о походке). Поэтому они ближе к биологическим системам. В работе был использован симулятор GRAS, STDP и внешний сигнал обратной связи, чтобы сеть воспроизводила биореалистичный моторный паттерн.
Биореалистичный паттерн — это модель, которая имитирует принципы работы биологических систем. Они используют импульсную связь: нейрон молчит, пока не накопит достаточно «входных сигналов» от соседей, а затем разряжается коротким электрическим импульсом — спайком. В моделях нейронных сетей биологического типа учитывают взаимодействие между нейронами посредством обмена нейромедиаторами.
«Что здесь для меня особенно важно: мы не просто подаем данные в модель, а сначала аккуратно подготавливаем их для спайкового представления. Сигналы нормализуются, очищаются от шумов и сглаживаются. В статье показано, что для этой задачи медианный фильтр оказался наиболее устойчивым вариантом предобработки.» - рассказал Александр Тощев.
Дальше сеть обучается по STDP, а качество оценивается не через формальную метрику классификации, а через совпадение траектории активности моторных нейронов с эталонным паттерном. В эксперименте удалось получить cosine similarity 0.99971, то есть почти полное совпадение целевого и обученного трендов.
«Это еще одно подтверждение, что спайковые нейросети — это не только красивая теория. Они могут работать с данными, близкими к реальной биомеханике, а значит открывают путь к практическим системам в нейрореабилитации, управлении движением и энергоэффективных edge-решениях.» - подытожил Александр Тощев.
Спайковые нейросети, обученные на биореалистичных паттернах используют, например, для воспроизведения моделей человеческого мозга.
Международная научно-практическая конференция «Индустрия 4.0» проводится ежегодно и посвящена обсуждению технологий 4-й промышленной революции. Цель конференции - способствование информированию ученых и практиков о наиболее перспективных направлениях исследований и достижениях в области интеллектуализации и роботизации технологических процессов, достижения нового качества продукции и повышения эффективности производства.
