Descrizione del progetto
Teoria del controllo dei sistemi spiking: ruoli complementari dell’inibizione e dell’eccitazione
I computer convenzionali utilizzano bit e clock. I neuroni codificano le informazioni attraverso i potenziali d’azione (spike) e le oscillazioni elettriche (ritmo). Un’importante ricerca sui computer neuromorfici, composti da neuroni e sinapsi, si è concentrata sul modo migliore per convertire i valori binari in spike e viceversa. Il progetto SpikyControl, finanziato dal CER, propone che lo spike sia una conseguenza dell’informatica analogica piuttosto che digitale, con un feedback misto (positivo e negativo). Il team svilupperà una teoria di controllo dei sistemi spiking, consentendo di imitarne la natura della computazione animale, combinando l’adattamento analogico e l’affidabilità digitale. I nuovi principi di progettazione che ne deriveranno per i sistemi fisici basati sugli eventi (reti neurali spiking) avranno capacità di apprendimento e adattamento senza precedenti.
Obiettivo
Machines compute with bits and clocks, animals compute with spikes and rhythms. The promise of neuromorphic engineering is that we could transform digital technology by imitating the spiking nature of animal computation, combining analog adaptation and digital reliability.
Thirty years after Carver Mead’s initial proposal, event cameras have become a technology and neuromorphic computing has become an intense focus both in academia and in industry. Yet, we still lack a proper theory of event-based computation and event-based design. And the very nature of computing with rhythms instead of clocks is still poorly understood.
We propose that the spike is a consequence of analog computing with mixed (that is, positive and negative) feedback. We will develop a control theory of spiking systems by leveraging the control theory of negative feedback systems to a theory of mixed-feedback systems. The mathematical concept of monotonicity provides a modern and unifying foundation for control theory, convex optimisation, and circuit design. Our spiking control theory is grounded in mixed-monotonicity. It is algorithmic because it leverages the methodology of convex optimisation, and it is physical because it leverages the methodology of circuit theory.
A central objective of the proposed research is a novel event-based internal model principle of significance both for control theory and neuroscience. We will investigate the unique features of event-based online adaptation, and suggest the complementary roles of inhibition and excitation in novel spiking control architectures whose learning and adaptation capabilities can be dynamically modulated.
Ultimately, this proposal aims at novel design principles for physical devices that could surpass the learning and adaptation capabilities of current digital machines, advancing the promise of neuromorphic engineering.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
3000 Leuven
Belgio