Recent progress in artificial intelligence (AI) has been driven by insights from physics and neuroscience, particularly through the development of artificial neural networks (ANNs) capable of complex cognitive tasks such as vision and language processing. Despite these advances, they struggle with continual learning, adaptable knowledge transfer, robustness, and resource efficiency -- capabilities that biological systems handle seamlessly. Specifically, neuromorphic systems and artificial neural networks often overlook two key biophysical properties of neural circuits: neuronal diversity and cell-specific neuromodulation. These mechanisms, essential for regulating dynamic learning across brain scales, allow neuromodulators to introduce degeneracy in biological neural networks, ensuring stability and adaptability under changing conditions. In this article, we summarize recent bioinspired models, learning rules, and architectures, and propose a framework for augmenting ANNs, which has the potential to bridge the gap between neuroscience and AI through neurobiological first principles. Our proposed dual-framework approach leverages spiking neural networks to emulate diverse spiking behaviors and dendritic compartmental dynamics, thereby simulating the morphological and functional diversity of neuronal computations. Finally, we outline how integrating these biophysical principles into task-driven spiking neural networks and neuromorphic systems provides scalable solutions for continual learning, adaptability, robustness, and resource-efficiency. Additionally, this approach will not only provide insights into how emergent behaviors arise in neural networks but also catalyze the development of more efficient, reliable, and intelligent neuromorphic systems and robotic agents.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2020年11月26日
VIP会员
相关VIP内容
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员