NeFut Logo NeFut
EN 管理员登录

[AI学术] 脉冲神经网络强化学习中的循环模块结构

发布于:2026-11-12 22:00 最后更新:2026-11-13 06:56
#AI #Machine Learning #Neural

生物神经回路既呈模块化又具循环特性,密集的社区内部连接紧密,而社区之间的连线稀疏。现有用于强化学习的脉冲神经网络(SNN)大多是前馈结构,尚不清楚如何在循环 SNN 中形成功能模块以及这些模块的作用。本文提出了一类称为 Community Recurrent SNN(CoRe SNN)的网络:网络被划分为若干社区,每个社区承担固定角色。控制社区负责接收刺激,针对每个动作设立独立社区,潜在社区保存内部状态。脉冲活动在社区之间游走,最终落入的社区决定所选动作。所有学习均采用局部三因子规则,循环社区的结构更接近皮层微回路,而非传统的前馈 actor。我们比较了三种获得社区结构的方式:动态模块化——引入一种新学习规则 Map‑STDP,在学习过程中鼓励模块形成;部分模块化——使用随机块模型(SBM)初始化部分强制模块;完整模块化——通过封闭社区完全强制模块。实验在 CartPole 环境下使用三种脉冲神经元模型进行。结果表明,Map‑STDP 能提升学习效果,且在两种模型上的表现与完整模块化相当,同时使观察到的脉冲游走更具可压缩性。将 TD‑STDP actor‑critic 中的前馈 actor 替换为循环动作社区后,在 CartPole 与 LunarLander 上均优于前馈网络,在 Acrobot 上表现相当。模块化强度的最佳程度依赖任务:完整模块化在 Acrobot 上收益最大,而在 LunarLander 上三种模式表现相近。总体而言,这类循环模块化网络能够匹配甚至超越前馈方法,同时提升生物 plausibility 与能效。

点评: 循环模块化为 SNN 强化学习提供了更贴近生物结构的实现路径,兼顾学习性能与能耗优势。

原文链接: https://arxiv.org/abs/2611.14262

[h] 返回首页