From Neural Activity to Computation: Biological Reservoirs for Pattern Recognition in Digit Classification

油藏计算 人工智能 计算机科学 人工神经网络 模式识别(心理学) 特征(语言学) 机器学习 活动识别 生物网络 简单(哲学) 生物学数据 神经活动 生物有机体 生物细胞 循环神经网络 数字 卷积神经网络
作者
Ludovico Iannello,Luca Ciampi,Fabrizio Tonelli,Gabriele Lagani,Lucio Maria Calcagnile,Federico Cremisi,Angelo Di Garbo,Giuseppe Amato
标识
DOI:10.1109/iccvw69036.2025.00501
摘要

In this paper, we present a biologically grounded approach to reservoir computing (RC), in which a network of cultured biological neurons serves as the reservoir substrate. This system, referred to as biological reservoir computing (BRC), replaces artificial recurrent units with the spontaneous and evoked activity of living neurons. A multi-electrode array (MEA) enables simultaneous stimulation and readout across multiple sites: inputs are delivered through a subset of electrodes, while the remaining ones capture the resulting neural responses, mapping input patterns into a high-dimensional biological feature space. We evaluate the system through a case study on digit classification using a custom dataset. Input images are encoded and delivered to the biological reservoir via electrical stimulation, and the corresponding neural activity is used to train a simple linear classifier. To contextualize the performance of the biological system, we also include a comparison with a standard artificial reservoir trained on the same task. The results indicate that the biological reservoir can effectively support classification, highlighting its potential as a viable and interpretable computational substrate. We believe this work contributes to the broader effort of integrating biological principles into machine learning and aligns with the goals of human-inspired vision by exploring how living neural systems can inform the design of efficient and biologically plausible models.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
SciGPT应助Jie_huang采纳,获得30
刚刚
刚刚
蛋炒饭发布了新的文献求助50
1秒前
Shinka发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
摄氏度26发布了新的文献求助10
1秒前
我的天呐发布了新的文献求助10
2秒前
vae完成签到,获得积分20
3秒前
hjm发布了新的文献求助10
3秒前
徐哈哈完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
李鲤鲤完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.4应助灰原哀采纳,获得10
4秒前
烟花应助灰原哀采纳,获得10
4秒前
5秒前
5秒前
3082发布了新的文献求助10
6秒前
鱼yu发布了新的文献求助10
6秒前
Lucas应助nataraj采纳,获得10
6秒前
科研通AI6.4应助靖哥哥采纳,获得10
6秒前
6秒前
科研通AI2S应助superkang采纳,获得10
7秒前
7秒前
123发布了新的文献求助10
7秒前
完美世界应助骑猪看日落采纳,获得10
7秒前
守望回音发布了新的文献求助10
8秒前
叶子发布了新的文献求助10
8秒前
wanci应助Miukoo采纳,获得10
9秒前
9秒前
科目三应助Balalaika采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
hongjing发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
小马甲应助蛋炒饭采纳,获得30
10秒前
001完成签到,获得积分10
10秒前
石家豪完成签到,获得积分10
10秒前
wuniuniu发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
Cronologia da história de Macau 5000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 500
用于植入式医疗器械的馈通设计与实现 400
Animalia: Animal and Human Interaction in the Early Medieval English World (Exeter Studies in Medieval Europe) 400
Synfacts Issue 07 · Volume 22 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7135441
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8784549
关于积分的说明 18571188
捐赠科研通 6720860
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3153671
关于科研通互助平台的介绍 2279416
邀请新用户注册赠送积分活动 2128105