A multisynaptic spiking neuron for simultaneously encoding spatiotemporal dynamics

计算机科学 编码(内存) 动力学(音乐) 尖峰神经网络 神经科学 神经元 生物 人工智能 心理学 人工神经网络 教育学
作者
Liangwei Fan,Hui Shen,Xiangkai Lian,Yulin Li,Man Yao,Guoqi Li,Dewen Hu
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:16 (1): 7155-7155 被引量:4
标识
DOI:10.1038/s41467-025-62251-6
摘要

Spiking neural networks (SNNs) are biologically more plausible and computationally more powerful than artificial neural networks due to their intrinsic temporal dynamics. However, vanilla spiking neurons struggle to simultaneously encode spatiotemporal dynamics of inputs. Inspired by biological multisynaptic connections, we propose the Multi-Synaptic Firing (MSF) neuron, where an axon can establish multiple synapses with different thresholds on a postsynaptic neuron. MSF neurons jointly encode spatial intensity via firing rates and temporal dynamics via spike timing, and generalize Leaky Integrate-and-Fire (LIF) and ReLU neurons as special cases. We derive optimal threshold selection and parameter optimization criteria for surrogate gradients, enabling scalable deep MSF-based SNNs without performance degradation. Extensive experiments across various benchmarks show that MSF neurons significantly outperform LIF neurons in accuracy while preserving low power, low latency, and high execution efficiency, and surpass ReLU neurons in event-driven tasks. Overall, this work advances neuromorphic computing toward real-world spatiotemporal applications.
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
刚刚
居北发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
leo完成签到,获得积分10
2秒前
筱灬完成签到,获得积分10
3秒前
ddww发布了新的文献求助10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
拼搏冬瓜完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
樵栋琰发布了新的文献求助20
5秒前
朴实的纸飞机完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
塔塔开发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
yryyorz完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
刘旭晴完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
JW完成签到,获得积分10
7秒前
Lucas应助loneliness采纳,获得10
8秒前
Wu发布了新的文献求助10
9秒前
lyd发布了新的文献求助10
9秒前
wang完成签到,获得积分10
9秒前
赘婿应助alabala采纳,获得10
9秒前
侯园园完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
Criminology34应助读书的时候采纳,获得10
9秒前
酷波er应助屯屯鱼采纳,获得10
9秒前
yeluoyezhi完成签到,获得积分10
9秒前
2752543083发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
11秒前
困困鱼完成签到,获得积分10
11秒前
SLL完成签到 ,获得积分10
12秒前
迷路凡松完成签到,获得积分10
12秒前
QZZ完成签到,获得积分10
13秒前
新新新新新发顶刊完成签到 ,获得积分10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
从k到英国情人 1500
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 1100
„Semitische Wissenschaften“? 1100
Real World Research, 5th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5735796
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5362763
关于积分的说明 15331376
捐赠科研通 4879965
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2622412
邀请新用户注册赠送积分活动 1571403
关于科研通互助平台的介绍 1528229