Damit eine Lernregel biologisch plausibel ist, muss sie nur von lokalem Wissen/Informationen des Neurons abhängen (keine globalen Informationen über die Neuronenpopulation) und mit experimentellen neurowissenschaftlichen Daten übereinstimmen.

Nur neuronale Informationen

Wie in „ Simultanes unüberwachtes und überwachtes Lernen kognitiver Funktionen in biologisch plausiblen neuronalen Netzen mit Spiking “ von Bekolay et al. diskutiert, die Wirkung der PES-Lernregel auf die Decoder$\Delta \mathbf{d}_i$ist formuliert als:

$$\Delta \mathbf{d}_i=\kappa \mathbf{E}a_i$$

• $\mathbf{E}$Dabei wird der Fehlervektor auf einzelne Neuronen abgebildet, die ebenfalls Vektoren gleicher Dimension darstellen. Biologisch wird angenommen, dass der Fehlervektor der Dopaminspiegel ist.
• $a_i$ist das Aktivitätsniveau jedes Neurons, das in der NEF als eine Kombination aus dem Encoder des Neurons und seiner Aktivierungsfunktion definiert ist. Siehe Grundsatz 1 der NEF für weitere Einzelheiten.
• $\mathbf{\kappa}$ist der Fehlerskalierungsfaktor

Alle diese Variablen benötigen nur lokale Informationen für das Neuron. Aus dem Papier:

Der Hauptunterschied zwischen dieser Regel und der Backpropagation besteht darin, dass die Global-zu-Lokal-Abbildung erfolgt, indem der Teil des Fehlervektorraums, für den jedes Neuron empfindlich ist, über seinen Encoder festgelegt wird. Dies schränkt die Flexibilität ein, beseitigt aber die Abhängigkeit von globalen Informationen, wodurch die Regel biologisch plausibel wird.

Passende neurowissenschaftliche Experimente

Um experimentelle STDP-Spiking-Daten tatsächlich abzugleichen, muss PES mit der Lernregel von Bienenstock, Cooper, Munro (BCM) kombiniert werden, um Sparsity auf den Encodern zu erzwingen. Dadurch entsteht die homöostatische PES-Regel (hPES).

Dies stimmt mit den folgenden Experimenten aus „ Synaptic Modification by Correlated Activity: Hebb's Postulate revisited “ von Bi und Poo überein.

Andere Replikationen

Zusätzlich zu diesen Experimenten gibt es verschiedene Artikel, die die PES-Lernregel verwenden, um Dinge wie ein Modell der Angstkonditionierung und ein Modell der N-Armed-Bandit-Aufgabe zu replizieren , aber diese Beweise sind nicht unbedingt nur für die PES-Lernregel.