Библиотека synapse_traits

Библиотека synapse_traits представляет собой набор атрибутов синапсов. Вы можете использовать синапсы, представленные в библиотеке, например, при построении проекций.

На текущий момент библиотека поддерживает наборы свойств для следующих синапсов:

• Синапс по модели DeltaSynapse (далее также "дельта-синапс").

  После получения спайков от пресинаптической популяции синапсы генерируют сообщение, содержащее значения синаптических воздействий. Проекция синапсов отправляет синаптическое воздействие популяции для изменения мембранного потенциала постсинаптического нейрона. При этом отправка сообщения проекцией происходит без временной задержки.

  

  Контейнер, содержащий набор синапсов одного типа, соединяющих нейроны пресинаптической и постсинаптической популяций.

  

  Значение, формируемое синапсом и предназначенное для изменения значений атрибутов нейронов.

  

  Контейнер, содержащий набор нейронов и их функцию в соответствии с типом нейронов.

  

  Кратковременный потенциал действия, сгенерированный нейроном популяции в результате изменения атрибутов нейрона.

  Отправляемое синаптическое воздействие определяется значением веса дельта-синапса. Вы можете указать вес синапса в атрибутах его экземпляра.

  

  Значение сигнала, который синапс передает нейронам связанной популяции.

• Синапс по модели AdditiveSTDPDeltaSynapse.

  Синапс по модели AdditiveSTDPDeltaSynapse представляет собой дельта-синапс с синаптической пластичностью, зависимой от времени получения спайка. Если спайк от пресинаптической популяции поступает в проекцию перед генерацией пресинаптического спайка постсинаптическим нейроном, значение веса синапса увеличивается. Если пресинаптический спайк поступает на синапс после генерации спайка постсинаптическим нейроном, значение веса синапса уменьшается.

  Вес синапса определяет значение синаптического воздействия, отправляемого в постсинаптическую популяцию.

  Изменение веса синапса рассчитывается по формуле, представленной на рисунке ниже, где:

  • j соответствует пресинаптическому нейрону.
  • i соответствует постсинаптическому нейрону.
  • W соответствует функции синаптической пластичности.
  • n соответствует порядковому номеру пресинаптического нейрона.
  • f соответствует порядковому номеру постсинаптического нейрона.
  • соответствует времени получения синапсом спайков от пресинаптического нейрона.
  • соответствует времени генерации спайка постсинаптическим нейроном.
  • соответствует значению изменения веса синапса после получения спайка от пресинаптического нейрона.

  

  Формула для расчета изменения веса синапса по модели AdditiveSTDPDeltaSynapse

• Синапс по модели SynapticResourceSTDPDeltaSynapse.

  Синапс по модели SynapticResourceSTDPDeltaSynapse представляет собой дельта-синапс с синаптической пластичностью, зависимой от синаптического ресурса. В свою очередь значение синаптического ресурса зависит от используемой синаптической пластичности:

  • Хеббовская пластичность.

    Значение синаптического ресурса зависит от периода плотной последовательности спайков (далее также "ППС"). ППС – это последовательность генерируемых нейроном нефорсированных спайков, в которой все соседние спайки разделены временем не больше, чем ISImax, где ISImax – это максимальное допустимое расстояние между спайками в ППС. В свою очередь периодом ППС является интервал времени между моментом начала Хеббовской пластичности перед первым спайком в ППС и одним из следующих моментов времени: достижением максимально допустимого расстояния ISImax после последнего спайка в ППС, форсированным срабатыванием или приходом спайка на дофаминовый синапс.

    При получении хотя бы одного спайка в период ППС синаптический ресурс изменяется на величину текущей Хеббовской пластичности. Значение Хеббовской пластичности зависит от переменной стабильности нейрона и рассчитывается по формуле, представленной на рисунке ниже, где:

    • соответствует Хеббовской пластичности.
    • s соответствует переменной стабильности нейрона. В момент первого спайка в период ППС значение стабильности меняется на некоторую константу. Если стабильность уже отрицательная, она не меняется в меньшую сторону.

  

  Формула для расчета Хеббовской пластичности

  • Безусловная пластичность.

    При ненулевой безусловной пластичности значение синаптического ресурса уменьшается на значение пластичности при получении спайка. Значение безусловной пластичности зависит от переменной стабильности нейрона и рассчитывается по формуле, представленной на рисунке ниже, где:

    • соответствует безусловной пластичности.
    • s соответствует переменной стабильности нейрона. В момент первого спайка в период ППС значение стабильности меняется на некоторую константу. Если стабильность уже отрицательная, она не меняется в меньшую сторону.

  

  Формула для расчета безусловной пластичности

  • Дофаминовая пластичность.

    Дофаминовая пластичность применима, когда сумма всех дофаминовых синапсов, получивших спайк в текущий шаг исполнения нейронной сети, не равна нулю. В случае дофаминовой пластичности значение синаптического ресурса изменяется по формуле, представленной на рисунке ниже, где:

    • D соответствует сумме дофаминовых синапсов.
    • s соответствует переменной стабильности нейрона.

  

  Формула для расчета синаптического ресурса при дофаминовой пластичности

  В свою очередь сумма дофаминовых синапсов влияет на переменную стабильности нейрона. Если в момент форсированного срабатывания пришло дофаминовое наказание (сумма дофаминовых синапсов меньше нуля), то значение стабильности нейрона уменьшается на значение rD, где r соответствует некоторой константе, а D – дофаминовому наказанию.

  Если в момент форсированного срабатывания пришло дофаминовое вознаграждение (сумма дофаминовых синапсов выше нуля), то значение стабильности нейрона увеличивается на значение rD, где r соответствует некоторой константе, а D – дофаминовому вознаграждению. Иначе значение стабильности изменяется на значение, представленное на рисунке ниже, где:

  • D соответствует сумме дофаминовых синапсов.
  • ISImax соответствует максимально допустимому расстоянию между спайками в ППС.
  • соответствует интервалу времени с момента первого спайка в последнем ППС.

  

  Формула для расчета изменения стабильности нейрона при дофаминовом вознаграждении

  Вес синапса определяет значение синаптического воздействия, отправляемого в постсинаптическую популяцию и связан со значением синаптического ресурса формулой, представленной на рисунке ниже, где:

• w соответствует весу синапса.
• W соответствует синаптическому ресурсу.
•  соответствует некоторому случайно заданному минимальному значению веса.
• соответствует некоторому случайно заданному максимальному значению веса.

  

  Формула для расчета изменения веса в зависимости от синаптического ресурса

Подробнее о свойствах синапсов см. API-документацию Kaspersky Neuromorphic Platform. Если требуется, при работе с исходным кодом вы можете реализовать и использовать собственные модели синапсов.

В начало