Systèmes dynamiques et connexionnisme, une approche différente du calcul neuronal

par Lionel Merlat

Thèse de doctorat en Électronique, électrotechnique, automatique

Sous la direction de Jean Mercklé.

Soutenue en 1998

à Mulhouse .


  • Résumé

    Ces deux dernières décennies ont vu l'apparition des réseaux de neurones artificiels, paradigme éloigné de leurs homologues biologiques. Ces algorithmes sont fondés sur des interconnexions d'automates rudimentaires. Or, le métabolisme des cellules biologiques est souvent traduit par un système d'équations différentielles. De nombreuses études suggèrent d'ailleurs que cette dynamique joue un rôle fondamental dans le traitement biologique de l'information. Cette thèse se propose donc d'explorer une extension des réseaux de neurones formels tirant parti de ce constat ; l'objectif étant de mieux cerner le potentiel d'une architecture basée sur le traitement analogique de l'information, et adaptée au support de calcul le plus courant actuellement : le semi-conducteur. Nous avons tout d'abord tenté d'évaluer le potentiel d'une architecture fondée sur le concept des réseaux d'oscillateurs. Pour cela, nous avons mené une étude approfondie d'un modèle de cellule biologique proposé par Hindmarsh et Rose (1985) et nous en avons dérivé un schéma de circuit électronique analogique. L'étude de la dynamique non-linéaire du modèle original dans l'espace des phases a permis de mettre en évidence les mécanismes à l'origine de sa réponse impulsionnelle particulière. Ainsi, plutôt que d'intégrer les équations selon un schéma numérique classique, nous avons recréé la dynamique analogique en nous appuyant sur les propriétés non-linéaires et capacitives du silicium, imitant ainsi les mécanismes biologiques. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'application au traitement d'image d'un réseau de neurones à dynamique temporelle continue : le réseau de neurones cellulaires. La topologie bidimensionnelle discrète de ces réseaux en fait un candidat idéal pour le traitement d'image au niveau pixel. De plus, la dynamique continue, en forte adéquation avec le support silicium, autorise une implantation compacte et efficace permettant l'intégration de la fonction d'acquisition. Enfin, la fonction de transfert est déterminée par un jeu réduit de paramètres indépendants permettant d'élaborer des opérateurs de vision de bas niveau avec des méthodes analytiques simples. Nous approchons de la définition d'une rétine artificielle : la fusion de l'acquisition et du traitement sur un même substrat. Nous avons proposé, sur la base de cette architecture, diverses familles d'opérateurs de traitement d'image de bas niveaux.

  • Titre traduit

    Dynamical systems and connexionnism, a different approach to neural computing


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  • Détails : 1 vol. (188 p.)
  • Annexes : Bibliogr. [259] réf.

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  • Bibliothèque : Université de Haute-Alsace (Mulhouse). Service Commun de l'Université. Section Lettres et Sciences humaines.
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  • Bibliothèque : Université de Haute-Alsace (Mulhouse). Service Commun de l'Université. Section Lettres et Sciences humaines.
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  • Cote : MF-1998-MER
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