Constructive role of shot noise in the collective dynamics of neural networks

Chaos. 2023. Vol. 33. No. 6. Article 061101.

V. V. Klinshov, Smelov P. S., Kirillov S. Y.

Эффекты конечного размера могут существенно влиять на коллективную динамику больших популяций нейронов. Недавно мы показали, что в глобально связанных сетях эти эффекты можно интерпретировать как дополнительный общий шумовой термин, так называемый дробовой шум, к макроскопической динамике, разворачивающейся в термодинамическом пределе. Здесь мы продолжаем исследовать роль дробового шума в коллективной динамике глобально связанных нейронных сетей. А именно, мы изучаем вызванное шумом переключение между различными макроскопическими режимами. Мы показываем, что дробовой шум может превращать аттракторы бесконечно большой сети в метастабильные состояния, времена жизни которых плавно зависят от параметров системы. Неожиданным эффектом является то, что дробовой шум изменяет область, в которой существует определенный макроскопический режим, по сравнению с термодинамическим пределом. Это можно интерпретировать как конструктивную роль дробового шума, поскольку определенное макроскопическое состояние возникает в области параметров, где оно не существует в бесконечной сети.

Ключевые слова: нейронные сети, neural networks

ПУБЛИКАЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОЕКТА: Теория динамических систем и ее приложения (2023)