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Ultra-Low-Latency Spiking Neural Networks with Temporal-Dependent Integrate-and-Fire Neuron Model for Objects Detection

Created by
  • Haebom

저자

Chengjun Zhang, Yuhao Zhang, Jie Yang, Mohamad Sawan

개요

본 논문은 뉴로모픽 하드웨어에서의 낮은 전력 소모와 빠른 추론 능력으로 특징지어지는 스파이킹 신경망(SNN)을 시각적 인식 작업에 적용하는 연구에 관한 것이다. 기존의 ANN-SNN 변환 방법들은 분류 작업에서 우수한 성능을 보였으나, 시각적 검출 작업에서는 성능이 저조했다. 이를 해결하기 위해, 본 논문은 이질적인 스파이킹 패턴으로 인한 잔여 막 전위 문제를 완화하는 지연-스파이크 접근 방식과 시간 의존적 통합-발화(tdIF) 뉴런 아키텍처를 제안한다. tdIF 뉴런은 시간 단계의 순서에 따라 누적 및 발화 동작을 동적으로 조정하여 주파수 기반 표현에 의존하지 않고 스파이크가 명확한 시간적 특성을 나타낼 수 있도록 한다. 또한, 기존 IF 뉴런과 동일한 수준의 에너지 소모를 유지한다. 대상 검출 및 차선 검출 두 가지 시각 작업에 대한 광범위한 평가를 통해, 제안된 방법이 기존의 ANN-SNN 변환 방식을 능가하여 5회 미만의 시간 단계에서 최첨단 성능을 달성함을 보여준다.

시사점, 한계점

시사점:
기존 ANN-SNN 변환 방식의 시각적 검출 작업 성능 저하 문제를 해결하는 새로운 접근 방식 제시.
시간 의존적 통합-발화(tdIF) 뉴런 아키텍처를 통해 더욱 정확한 특징 표현 및 초저지연 시각적 검출 성능 달성.
대상 검출 및 차선 검출 작업에서 최첨단 성능을 기록.
5회 미만의 시간 단계에서 초저지연 성능을 구현.
한계점:
제안된 방법의 일반화 성능에 대한 추가적인 연구 필요.
다양한 시각적 인식 작업에 대한 확장성 검증 필요.
다른 뉴런 모델이나 아키텍처와의 비교 분석 필요.
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