Vinnare-ta-allt (dator)
Winner-take-all är en beräkningsprincip som tillämpas i beräkningsmodeller av neurala nätverk genom vilka neuroner tävlar med varandra om aktivering. I den klassiska formen förblir endast neuronen med högst aktivering aktiv medan alla andra neuroner stängs av; dock tillåter andra variationer att mer än en neuron är aktiv, till exempel den mjuka vinnaren take-all, genom vilken en kraftfunktion appliceras på neuronerna.
Neurala nätverk
I teorin om artificiella neurala nätverk är vinnare-ta-allt- nätverk ett fall av konkurrenskraftigt lärande i återkommande neurala nätverk . Utgångsnoder i nätverket hämmar varandra ömsesidigt, samtidigt som de aktiverar sig själva genom reflexiva anslutningar. Efter en tid kommer endast en nod i utgångsskiktet att vara aktiv, nämligen den som motsvarar den starkaste ingången. Nätverket använder således icke-linjär hämning för att välja ut den största av en uppsättning ingångar. Winner-take-all är en allmän beräkningsprimitiv som kan implementeras med hjälp av olika typer av neurala nätverksmodeller, inklusive både kontinuerliga tids- och spiknätverk.
Vinnare-ta-allt-nätverk används vanligtvis i beräkningsmodeller av hjärnan, särskilt för distribuerat beslutsfattande eller handlingsval i cortex . Viktiga exempel inkluderar hierarkiska modeller för syn och modeller för selektiv uppmärksamhet och erkännande. De är också vanliga i artificiella neurala nätverk och neuromorfa analoga VLSI-kretsar. Det har formellt bevisats att vinnaren-ta-allt-operationen är beräkningskraftig jämfört med andra icke-linjära operationer, såsom tröskelvärde.
I många praktiska fall finns det inte bara en enda neuron som blir aktiv utan det finns exakt k neuroner som blir aktiva för ett fast antal k . Denna princip kallas k-vinnare-ta-allt .
Exempel på krets
En enkel, men populär CMOS -vinnare-ta-allt-krets visas till höger. Denna krets föreslogs ursprungligen av Lazzaro et al. (1989) med hjälp av MOS-transistorer förspända för att fungera i svaginversions- eller subtröskelregimen. I det speciella fallet som visas finns det bara två ingångar ( I IN ,1 och I IN ,2 ), men kretsen kan enkelt utökas till flera ingångar på ett enkelt sätt. Den arbetar på kontinuerliga ingångssignaler (strömmar) parallellt och använder endast två transistorer per ingång. sätts förspänningsströmmen I BIAS av en enda global transistor som är gemensam för alla ingångar.
Den största av ingångsströmmarna ställer in den gemensamma potentialen VC . Som ett resultat bär motsvarande utgång nästan all förspänningsström, medan de andra utgångarna har strömmar som är nära noll. Således väljer kretsen den största av de två ingångsströmmarna, dvs om IIN , 1 > IIN , 2 får vi I OUT ,1 = I BIAS och I OUT 2 , ,2 = 0. På liknande sätt, om IIN > I IN ,1 , vi får I OUT ,1 = 0 och I OUT ,2 = I BIAS .
En SPICE -baserad DC-simulering av CMOS vinnare-ta-allt-kretsen i två-ingångars hölje visas till höger. Som visas i den översta subplotten, var ingången IIN , ,1 fixerad till 6nA, medan IIN . 2 ökades linjärt från 0 till 10nA Den nedre deldiagrammet visar de två utströmmarna. Som förväntat bär utsignalen som motsvarar den största av de två ingångarna hela förspänningsströmmen (10nA i detta fall), vilket tvingar den andra utströmmen till nästan noll.
Andra användningsområden
I stereomatchningsalgoritmer , enligt taxonomi som föreslagits av Scharstein och Szelliski, är vinnare-ta-allt en lokal metod för olikhetsberäkning. Genom att anta en vinnare-ta-allt-strategi väljs skillnaden förknippad med det lägsta eller högsta kostnadsvärdet för varje pixel.
Det är axiomatiskt att på marknaden för elektronisk handel, tidiga dominerande aktörer som AOL eller Yahoo! få de flesta av belöningarna. År 1998 fann en studie [ förtydligande behövs ] att de översta 5 % av alla webbplatser samlade mer än 74 % av all trafik.
Winner-take-all-hypotesen inom ekonomi tyder på att när en teknik eller ett företag väl kommer framåt kommer det att gå bättre och bättre över tiden, medan eftersläpande teknologi och företag kommer att hamna längre efter. Se Fördel för första gången .