新しいニューラルネットワークモデルの提案(Energy and Memory: A New Neural Network Paradigm)

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2025-05-14 カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)

カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)の研究チームは、外部刺激が記憶想起に与える影響を取り入れた新しいニューラルネットワークモデル「Input-Driven Plasticity(IDP)」を開発しました。従来のホップフィールドネットワークは初期条件として刺激を扱っていましたが、IDPモデルでは刺激がエネルギー地形そのものを変化させ、より正確な記憶再現を可能にします。この新手法は、人間の記憶の仕組みに近づいたモデルとして、AIやロボット工学への応用が期待されています。

<関連情報>

ホップフィールドネットワークにおける頑健な記憶検索のための入力駆動型ダイナミクス Input-driven dynamics for robust memory retrieval in Hopfield networks

Simone Betteti, Giacomo Baggio, Francesco Bullo, and Sandro Zampieri
Science Advances  Published:23 Apr 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adu6991

新しいニューラルネットワークモデルの提案(Energy and Memory: A New Neural Network Paradigm)

Abstract

The Hopfield model provides a mathematical framework for understanding the mechanisms of memory storage and retrieval in the human brain. This model has inspired decades of research on learning and retrieval dynamics, capacity estimates, and sequential transitions among memories. Notably, the role of external inputs has been largely underexplored, from their effects on neural dynamics to how they facilitate effective memory retrieval. To bridge this gap, we propose a dynamical system framework in which the external input directly influences the neural synapses and shapes the energy landscape of the Hopfield model. This plasticity-based mechanism provides a clear energetic interpretation of the memory retrieval process and proves effective at correctly classifying mixed inputs. Furthermore, we integrate this model within the framework of modern Hopfield architectures to elucidate how current and past information are combined during the retrieval process. Last, we embed both the classic and the proposed model in an environment disrupted by noise and compare their robustness during memory retrieval.

1600情報工学一般
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