Theory of the Synapse Maintenance

为了使DN(development network)有一个pre-selected feature to detect ,引入了这个概念。

比如你有一些待检测的人脸图像as shown below:

Theory of the Synapse Maintenance

给你的任务是识别每张图里面的人是谁,但是我们看到这些图片中除了包含人脸外还有很多的背景信息,其中这些背景信息在用DN做人脸识别的时候如果抑制掉了,效果会不会提升,因为我要做的只是识别谁是谁 ?  这是作者的motivation

作者希望神经元能够自己切断对它自己**没有影响或者影响较小的连接,比如上图的background信息

然后作者就提出了一个仿生学的算法:根据输入和神经元存储的weight的匹配程度来决定哪些pixel应该被修剪,然后为了"讲好故事“ 写了很多仿生学的material来support他的idea.(between the pre-synaptic activitiesand the synaptic conductance (weight).),

具体算法:

假设Theory of the Synapse Maintenance是神经元的输入,Theory of the Synapse Maintenance是神经元存储的权值(你可以理解为网络学到的知识),

然后用Theory of the Synapse Maintenanceδi 表示的是**神经元中,输入神经元的信息和原来神经元存储的信息之间的standard deviation(标准差),用来衡量V和P的match程度。注意:条件很重要,是在**的神经元中

 

很显然,一开始没有执行更新算法(hebbian learning)的时候,神经元的权重是随机初始化的,也就是这个δ应该一开始为一个constant,等权重较好的学习到了输入的“知识”的时候(较好的拟合输入数据的分布,也就是比较稳定的时候),δ才开始起作用,当神经元的年龄(被**的次数达到一定值的时候),δ应该是一个增长型的方差,用公式表述如下式:

Theory of the Synapse Maintenance

 

Theory of the Synapse Maintenance

 

Theory of the Synapse Maintenance

 这里其中w1,w2可以直接参考hebbian learning,分别称为学习率,和retention rate(保留率,为了和上一时刻建立联系)u(n)称为遗忘因子,是神经元年龄(**次数)的函数,比如,Theory of the Synapse Maintenance的时候,也就是神经元没有被**,理解位新生的神经元,此时学习能力是很强的,也就是遗忘因子Theory of the Synapse Maintenance为0,随着“细胞的老化”(**次数的增加,Theory of the Synapse Maintenance的增大),遗忘函数呈现线性增长,斜率为常数c,也就是**次数位与Theory of the Synapse Maintenance这个区间的时候。当**次数很大的时候,Theory of the Synapse Maintenance 趋近于一个常数c,后面一项加的近似为0(分母很大,分子相对较小),可以忽略,这是作者根据仿生学建立的细胞遗忘模型,最后用实验结果证明了该模型的有效性,老套路。

 

假如δ的值比较大,我们将削弱当前突触i的连接,反之,增强当前突触i的连接。(因为如果输入信息和神经元学到的知识比较match时,没有必要进行修剪,当前景不变,背景变化剧烈的时候,δ较大,应该进行修剪,达到去除背景的效果

 

相对方差定义:Theory of the Synapse Maintenance

δ平的意思是既有x->y的连接,也要z->y的连接,也就是delta有多个,然后去平均。 

平滑突触因子定义:Theory of the Synapse Maintenance

Theory of the Synapse Maintenance ,Theory of the Synapse Maintenance ,定义这个参数的动机是: 根据突触匹配的效果,来决定削弱哪些连接,如果Theory of the Synapse Maintenance,也就是所有的突触匹配的都比较好,那么就不用削弱连接,如果突触匹配的程度层次不齐,对于Theory of the Synapse Maintenance的突触,连接要加强,位于

Theory of the Synapse Maintenance区间内的连接要削弱,而Theory of the Synapse Maintenance的连接要切断,也就是乘以了修剪因子Theory of the Synapse Maintenance

 = 0 ,结果为零。

 

突触修剪:

Theory of the Synapse Maintenance

Theory of the Synapse Maintenance  很好理解,就是公式描述的意思,乘以修剪因子来处理输入和权重。

举个例子:这是公式里面的pi

Theory of the Synapse Maintenance

这是修剪因子:

Theory of the Synapse Maintenance

 

两者相乘就得到了修剪后的输入,权值同理:

Theory of the Synapse Maintenance

 

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