Biological neuronal networks are a key object of study in the field of computational neuroscience, and recent studies have also shown their potential applicability within artificial intelligence and robotics [1]. They come in many shapes and forms, and a well known and widely studied example is the liquid state machine from 2004 [2]. In 2019, a novel and simple connectivity rule was presented with the introduction of the SpreizerNet [3]. The connectivity of the SpreizerNet is governed by a type of gradient noise known as Perlin noise, and as such the connectivity is anisotropic but correlated. The spiking activity produced in the SpreizerNet is possibly functionally relevant, e.g. for motor control or classification of input stimuli. In 2020, it was shown to be useful for motor control [4]. In this Master’s thesis, we inquire if the spiking activity of the SpreizerNet is functionally relevant in the context of stimulus representation. We investigate how input stimulus from the MNIST handwritten digits dataset is represented in the spatio-temporal activity sequences produced by the SpreizerNet, and whether this representation is sufficient for separation. Furthermore, we consider how the parameters governing the local structure of connectivity impacts representation and separation. We find that (1) the SpreizerNet separates input stimulus at the initial stage after stimulus and (2) that separation decreases with time when the activity from dissimilar inputs becomes unified. / Biologiska neurala nätverk är ett centralt studieobjekt inom beräkningsneurovetenskapen, och nyliga studier har även visat deras potentiella applicerbarhet inom artificiell intelligens och robotik [1]. De kan formuleras på många olika sätt, och ett välkänt och vida studerat exempel är liquid state machine från 2004 [2]. 2019 presenterades en ny och enkel kopplingsregel i SpreizerNätverket [3]. Kopplingarna i SpreizerNätverket styrs av en typ av gradientbrus vid namn Perlinbrus, och som sådana är de anisotropiska men korrelerade. Spikdatan som genereras av SpreizerNätverket är möjligtvis betydelsefull för funktion, till exempel för motorisk kontroll eller separation av stimuli. 2020 visade Michaelis m. fl. att spikdatan var relevant för motorisk kontroll [4]. I denna masteruppsats frågar vi oss om spikdatan är funktionellt relevant för stimulusrepresentation. Vi undersöker hur stimulus från MNIST handwritten digits -datasetet representeras i de spatiotemporella aktivitetssekvenserna som genereras i SpreizerNätverket, och huruvida denna representation är tillräcklig för separation.Vidare betraktar vi hur parametrarna som styr den lokala kopplingsstrukturen påverkar representation och separation. Vi visar att (1) SpreizerNätverket separerar stimuli i ett initialt skede efter stimuli och (2) att separationen minskar med tid när aktiviteten från olika stimuli blir enhetlig.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-300153 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Hiselius, Leo |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2021:301 |
Page generated in 0.0021 seconds