izpis_h1_title_alt

Biološko motivirano učenje nevronskih mrež s konvolucijsko arhitekturo : magistrsko delo
ID Jelovčan, Gašper (Avtor), ID Malinovská, Kristína (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (1,81 MB)
MD5: 48076E3ABDCB1332A72A5B386AC3EF17

Izvleček
Univerzalno dvosmerno aktivacijsko učenje (UBAL) je nov učni algoritem za umetne nevronske mreže, ki temelji na delovanju pravih bioloških nevronov. Namesto razširjanja napak za posodabljanje uteži uporablja lokalne aktivacijske vrednosti. Razširi kontrastno hebbijsko učenje, ki za posodobitve uporablja presinaptične in postsinaptične aktivacijske vrednosti. Je tudi dvosmerno, ker uporablja dve različni matriki uteži za vsako smer aktivacije. Zamisli za UBAL izvirajo iz predhodnih algoritmov recirkulacije in GeneRec. UBAL še nikoli ni bil izveden v konvolucijski različici, kar je glavni cilj magistrskega dela. Konvolucijske nevronske mreže so običajno primernejše za obdelavo slik, zato je bila naša hipoteza, da bo konvolucijski UBAL dal boljše rezultate tudi pri nalogi klasifikacije slik v primerjavi s sedanjo, popolnoma povezano različico. Konvolucijski UBAL smo implementirali in izvedli poskuse v programskem jeziku Python, in sicer v knjižnici Pytorch. Izvedbo smo preizkusili na znanem naboru podatkov MNIST. Rezultati so pokazali da smo bili uspešni in sicer z najboljšo klasifikacijsko točnostjo 89.678% v primerjavi z 91.05% točnostjo za nevronsko mrežo z algoritmom vzvratnega širjenja napake. Poleg konvolucijskega UBAL smo raziskali tudi vpliv ciljnega kodiranja na uspešnost mreže. Namesto eničnega kodiranja smo v izhodnih nevronih uporabili poenostavljene binarne slike števk. Naši rezultati kažejo, da nismo uspeli doseči boljše klasifikacije.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:UBAL, nevronske mreže, konvolucija, MNIST
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:PEF - Pedagoška fakulteta
Kraj izida:Ljubljana
Založnik:G. Jelovčan
Leto izida:2024
Št. strani:83 str.
PID:20.500.12556/RUL-154178 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:165.194(043.2)
DOI:20.500.12556/RUL-154178 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:183335171 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:30.01.2024
Število ogledov:111
Število prenosov:10
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Naslov:Biologically Motivated Learning in Neural Networks with Convolutional Architectures
Izvleček:
Universal Bidirectional Activation-based learning (UBAL) is a novel learning algorithm for artificial neural networks, which is based on the workings of real biological neurons. Instead of propagating error derivatives it uses local activation values for updating its weights. It extends contrastive Hebbian learning, which uses presynaptic and postsynaptic activation values for the updates. It is also bidirectional for which it uses two different weight matrices for each activation direction. The ideas for UBAL comes from its predecessor algorithms recirculation and GeneRec. UBAL has never before been implemented in a convolutional version, which was the main aim of the master thesis. Convolutional neural networks are usually better suited for processing images, therefore our hypothesis was that convolutional UBAL also yields better results in the image classification task compared to the current, fully connected version. We implemented convolutional UBAL and make experiments in the programming language Python, namely the Pytorch library. We tested the implementation on the famous MNIST dataset. The results show that we were reasonably successful with our best classification accuracy of 89.678% compared to 91.05% for backpropagation neural network. Apart from convolutional UBAL, we explored the influence of target encoding on success of UBAL network. Namely, we used simplified binary images of digits instead of one-hot encoding in the output neurons. Our results show, we did not achieve better results with this approach.

Ključne besede:UBAL, neural networks, convolution, MNIST

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj