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J-GLOBAL ID：201802287177324839   整理番号：18A1288212

確率的IMT(絶縁体-金属-遷移)ニューロン 分岐における熱およびしきい値雑音の相互作用【JST・京大機械翻訳】

Stochastic IMT (Insulator-Metal-Transition) Neurons: An Interplay of Thermal and Threshold Noise at Bifurcation

著者 (4件)： Parihar Abhinav (School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology) ,  Jerry Matthew (Department of Electrical Engineering, University of Notre Dame) ,  Datta Suman (Department of Electrical Engineering, University of Notre Dame) ,  Raychowdhury Arijit (School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology)
資料名： Frontiers in Neuroscience (Web)  (Frontiers in Neuroscience (Web))
巻： 12  ページ： 210  発行年： 2018年 
JST資料番号： U7087A  ISSN： 1662-453X  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 人工ニューラルネットワークは,膨大なクラスの計算的に強力なモデルを可能にするために,複数の方法で確率性を利用することができる。Boltzmannマシンと他の確率的ニューラルネットワークは,局所エネルギー極小を回避するための動的システムを可能にすることにより,それらの決定論的な対応物を上回ることが示されている。このような確率的ネットワークの電子実装は,現在,本質的に非効率的なディジタルマシンへのアルゴリズム雑音の付加に限られている。確率論のためのデバイスにおける物理的雑音を利用する最近の努力は有望である。電子神経形態ネットワークの作製に成功するために,このような観測された確率論の信頼できる統計モデルの開発により補完される測定可能で制御可能な確率を持つデバイスの実験的証拠を必要とする。現在の研究文献には,前者のまばらな証拠と後者の完全な欠如がある。本論文では,電気的に誘起された相転移に基づく絶縁体-金属転移(IMT)素子を用いて,可変同調抵抗をもつ確率的ニューロンを実証した。IMTニューロンは区分的線形FitzHugh-Nagumo(FHN)ニューロンに類似した動力学を有し,素子現象におけるスパイキングニューロンのすべての特性を組み込むことを示した。著者らは,S字状の伝達関数を示す酸化バナジウム(VO_2)に基づくIMTニューロンを用いて,電気的に制御可能な発火確率とともに自発的な確率的スパイクを実験的に実証した。確率的スパイキングは,分岐の前駆体として作用する二つの雑音源,熱雑音と閾値ゆらぎによって説明される。このようにして,IMTニューロンを,実験と密接に一致する移動曲線をもたらす変動境界を持つOrnstein-Uhlenbeck(OU)プロセスとしてモデル化した。変動境界を含むOrnstein-Uhlenbeck(OU)プロセスに対する第一通過時間(FPT)モデルを拡張することにより,スパイク間隔のモーメントを解析的に計算した。スパイク間隔の変動係数は,閾値雑音が現在の実験実証における支配的なソースである,熱的および閾値雑音の相対的割合に依存することを見出した。確率的ニューロンハードウェアとその統計的性質の最初の包括的研究の一つとして,本論文は,大きなクラスのニューロ模倣ネットワークとアルゴリズムの効率的な実装を可能にする。Copyright 2018 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： アルゴリズム ,  ネットワーク ,  動的系 ,  *ニューロン ,  モーメント ,  線形性 ,  モデリング ,  *相互作用 ,  相転移 ,  ゆらぎ ,  *雑音 ,  確率論 ,  統計模型 ,  前駆体
準シソーラス用語： 神経回路網モデル , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (6件)： 確率的ニューロン ,  絶縁体-金属転移 ,  Fitzhugh-Nagumo(FHN)ニューロンモデル ,  Ornstein-Uhlenbeckプロセス ,  しきい値ノイズ ,  二酸化バナジウム

分類 (2件)： 脳・神経系モデル  (EL02050C) ,  人工知能  (JE08000Z)

タイトルに関連する用語 (9件)： 確率 ,  IMT ,  絶縁体 ,  遷移 ,  ニューロン ,  分岐 ,  しきい値 ,  雑音 ,  相互作用