Agenda

Soutenance de doctorat de Fatma Kiraz : Apprentissage des réseaux de neurones résistifs par calcul analogique temporel continu

Vendredi 21 novembre 2025 à 10h00 (heure de Paris) à Télécom Paris

Télécom Paris, 19 place Marguerite Perey F-91120 Palaiseau [y aller], amphi 5 et en visioconférence

Titre original : Resistive Neural Networks Learning by Time-Continuous Analog Computation

Jury

  • Dominique DALLET, Professeur, Bordeaux INP, Laboratoire IMS (Rapporteur)
  • Haralampos STRATIGOPOULOS, Directeur de recherche, LIP6, CNRS, Sorbonne Université (Rapporteur)
  • Damien QUERLIOZ, Directeur de recherche, CNRS, Université Paris-Saclay (Examinateur)
  • Pietro Maris FERREIRA, Professeur, Université Savoie Mont Blanc (Examinateur)
  • Dang-Kién Germain PHAM, Maître de conférences, Télécom Paris (Co-encadrant)
  • Patricia DESGREYS, Professeure, Télécom Paris (Directrice de thèse)

Résumé

L’Equilibrium Propagation (EqProp) représente une approche prometteuse pour l’apprentissage des réseaux de neurones analogiques en estimant les gradients d’erreur, offrant ainsi un algorithme efficace pour le matériel et inspiré du fonctionnement cérébral. Ancrée dans le cadre mathématique des modèles à base d’énergie (EBMs), EqProp définit la relation entre les états d’un système, ses entrées et un ensemble de paramètres à travers une fonction d’énergie. Les réseaux résistifs non linéaires peuvent être efficacement entraînés à l’aide d’EqProp en tant qu’EBM. Cette thèse se concentre sur la mise en œuvre de l’algorithme EqProp sur des réseaux résistifs non linéaires avec une efficacité et une précision d’apprentissage accrues.

Nos premières analyses ont montré...
… que l’algorithme EqProp est sensible aux paramètres d’apprentissage et aux valeurs de conductance initiales aléatoires. Nous montrons que la négligence de certains composants analogiques—comme les diodes—dans la fonction d’énergie, ainsi que l’ignorance des interdépendances inhérentes aux circuits analogiques sont susceptibles d’entraîner des comportements chaotiques. Nous proposons une approche modifiée, fondée sur les lois de Kirchhoff, afin de prendre en compte ces interdépendances dans les circuits analogiques. Sur cette base, nous introduisons une nouvelle fonction d’énergie fondée sur la puissance électrique conventionnelle, prenant en considération tous les composants pertinents et leurs effets sur le processus d’optimisation. Par ailleurs, cette thèse adopte une analyse descendante débutant par le cadre conceptuel des modèles d’apprentissage automatique. Cette démarche guide la conception de notre architecture de circuits analogiques et garantit une transition naturelle du logiciel vers le matériel, tout en abordant la contrainte liée à la conductance positive. De nombreuses simulations PySpice démontrent la performance supérieure de notre méthode, atteignant des réductions significatives du taux d’erreur et un apprentissage robuste et stable pour différentes configurations initiales de résistance. Ce travail souligne le potentiel de l’utilisation d’une fonction d’énergie plus précise pour améliorer l’efficacité et la robustesse d’EqProp dans l’apprentissage des réseaux résistifs non linéaires.