Объект нейронной инженерии - Neural Engineering Object

Эта статья о компьютерном программном обеспечении, также известном как «NENGO». Для нэн элемент календарной схемы японской эры, см. Название японской эпохи.

Объект нейронной инженерии (Ненго) является графическим и скриптовым программного обеспечения для моделирования крупномасштабных нейронных систем.[1] В качестве Программное обеспечение нейронной сети Nengo - это инструмент для моделирования нейронных сетей с приложениями в наука о мышлении, психология, Искусственный интеллект и нейробиология.

История

Некоторая форма Ненго существует с 2003 года. Первоначально разрабатывалась как Matlab скрипт под названием NESim (Neural Engineering Simulator), позже он был перемещен в Ява реализация под названием NEO, а потом и Nengo. Первые три поколения Nengo были разработаны с упором на разработку мощного инструмента моделирования с простым интерфейсом и системой сценариев. По мере того, как инструмент становился все более полезным, ограничения системы с точки зрения скорости привели к разработке внутреннего независимого API. Эта последняя итерация Nengo определяет конкретный API-интерфейс сценариев на основе Python с внутренними интерфейсами, ориентированными на Numpy, OpenCL и нейроморфное оборудование, такое как Spinnaker.[2][3] Эта новейшая итерация также имеет интерактивный графический интерфейс, помогающий быстро создавать прототипы нейронных моделей.[4]

В качестве программного обеспечения с открытым исходным кодом Nengo использует специальную лицензию, которая разрешает бесплатное использование в личных целях и в исследовательских целях, но лицензирование требуется для коммерческих целей.[5]

Теоретические основы

Nengo построен на двух теоретических основах: Neural Engineering Framework (NEF).[6] и архитектура семантического указателя (SPA).[7]

Структура нейронной инженерии

Nengo отличается от других программ для моделирования в первую очередь тем, как моделирует связи между нейронами и их сильные стороны. Используя NEF,[8] Nengo позволяет определять веса связи между популяциями импульсных нейронов, указывая вычисляемую функцию, вместо того, чтобы принудительно устанавливать веса вручную, или использовать правило обучения для их настройки с произвольного начала.[9] При этом упомянутые выше традиционные методы моделирования все еще доступны в Nengo.

Архитектура семантического указателя

Для представления символов в Nengo используется SPA. Многие аспекты человеческого познания легче смоделировать с помощью символов. В Nengo они представлены как векторы с набором связанных с ними операций. Эти векторы и их операции называются SPA. SPA использовался для моделирования лингвистического поиска человека[10] и планирование задач.[11]

Приложения

Заметные разработки, достигнутые с использованием программного обеспечения Nengo, произошли во многих областях, и Nengo использовался и цитировался в более чем 100 публикациях.[12] Следует отметить важное изменение: Spaun, сеть из 6,6 млн.[13] искусственные нейроны с импульсами (небольшое число по сравнению с числом в человеческом мозге), в котором группы этих нейронов используются для выполнения когнитивных задач посредством гибкой координации. Спаун - крупнейшая в мире функциональная модель мозга, которую можно использовать для проверки гипотез в нейробиология.[14]

Рекомендации

  1. ^ Беколай, Тревор и другие. «Nengo: инструмент Python для построения крупномасштабных функциональных моделей мозга» Границы нейроинформатики. 2013; 3: 7: 48; получено 28 октября 2016.
  2. ^ Friedl, K. E .; Voelker, A. R .; Peer, A .; Элиасмит, К. (1 января 2016 г.). «Созданная человеком нейророботическая система для классификации текстуры поверхности на ощупь» (PDF). Письма IEEE по робототехнике и автоматизации. 1 (1): 516–523. Дои:10.1109 / LRA.2016.2517213. ISSN  2377-3766.
  3. ^ История Ненго; получено 28 октября 2016.
  4. ^ Исходный код графического интерфейса Nengo; получено 28 октября 2016.
  5. ^ Лицензия Nengo; получено 28 октября 2016.
  6. ^ Элиасмит, Крис; Андерсон, Чарльз Х. (2003). Нейронная инженерия: вычисления, представление и динамика в нейробиологических системах (Первое издание MIT Press в мягкой обложке). Кембридж, Массачусетс [u.a.]: MIT Press. ISBN  9780262550604.
  7. ^ Крис Элиасмит (2013). Как построить мозг. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0199794546.
  8. ^ Терренс С. Стюарт. Технический обзор нейронной инженерной структуры. Технический отчет, Центр теоретической неврологии, 2012.
  9. ^ Ненго FAQ; получено 28 октября 2016.
  10. ^ Ивана Кайич, Ян Госманн, Терренс С. Стюарт, Томас Веннекерс и Крис Элиасмит. На пути к когнитивно-реалистичному представлению словесных ассоциаций. На 38-м ежегодном собрании Общества когнитивных наук, 2183–2188. Остин, Техас, 2016. Общество когнитивных наук.
  11. ^ Питер Блау, Крис Элиасмит и Брайан Трипп. Масштабируемая нейронная модель планирования действий. В книге «Анна Папафрагу» Дэн Гроднер, Дэн Мирман и Джон Трюзуэлл, редакторы, Труды 38-й ежегодной конференции Общества когнитивных наук, 1583–1588. Филадельфия, Пенсильвания, 2016. Общество когнитивных наук. URL: https://mindmodeling.org/cogsci2016/papers/0279/index.html.
  12. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2018-02-03. Получено 2018-02-02.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  13. ^ Сюань Чу. Spaun 2.0: Расширение крупнейшей в мире функциональной модели мозга. Кандидатская диссертация, Университет Ватерлоо, 2018 г. URL: http://hdl.handle.net/10012/13308.
  14. ^ Элиасмит К., Стюарт Т. К., Чу Х., Беколай Т., ДеВольф Т., Танг Й., Расмуссен Д. (2012). Масштабная модель функционирующего мозга. Наука. Vol. 338 нет. 6111 с. 1202-1205. DOI: 10.1126 / science.1225266.

дальнейшее чтение

  • Крис Элиасмит (2013). Как построить мозг. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0199794546.