Apprentissage sur les liens directs

Le rôle des liens directs est principalement de diffuser le signal de la couche primaire sur l'ensemble des neurones de la couche dynamique. L'apprentissage sur ces liens vise à améliorer la communication entre les deux couches, c'est à dire faire en sorte que le signal émis soit bien pris en compte par le récepteur. Ainsi :

• Si la stimulation du neurone $j$ de la couche primaire à $t-1$ correspond à une valeur positive du signal $a_i^{(p)}(t)$, le lien est augmenté.
• Si la stimulation du neurone $j$ de la couche primaire à $t-1$ correspond à une valeur négative du signal $a_i^{(p)}(t)$, le lien est diminué.

Ainsi, petit à petit, les liens en provenance du neurone $j$ se spécialisent sur le groupe de neurones qui répond le mieux à cette stimulation. Ils envoient en moyenne un signal plus fort vers ces neurones, et un signal plus faible sur les autres. Le groupe de récepteurs devient donc plus sensible à cette stimulation.

L'effet de l'apprentissage est donc de spécifier le groupe de récepteurs de chaque stimulation, et de différencier les différents groupes de récepteurs. Chaque groupe de récepteurs se spécialise sur une stimulation donnée. Une conséquence indirecte est que le circuit d'activation de la couche dynamique se renforce dès lors que la stimulation en entrée est périodique. Dans ce cas, l'effet de l'apprentissage sur les liens directs est comparable à celui observé dans le chapitre précédent lors d'un apprentissage sur les liens récurrents : on a un renforcement de la périodicité et de la régularité du circuit interne de la couche dynamique.

L'effet d'un tel apprentissage sur le signal de la couche dynamique est présenté figure , dans le cas d'une stimulation de période 3. La différenciation progressive des récepteurs en cours d'apprentissage se traduit sur la figure de droite par une scission de l'attracteur en trois parties distinctes qui correspondent dans ce cas à trois cycles pseudo-périodiques.

Figure: Effet de l'apprentissage des liens directs observé sur le signal moyen de la couche dynamique. Figure de gauche : évolution du signal moyen en cours d'apprentissage. La dynamique d'apprentissage est itérée entre $t=600$ et $t=4500$. Figure de droite : diagramme de premier retour sur le même signal. La stimulation est périodique de période 3. Les paramètres sont $g=8$, $\alpha =0.1$, $N^{(1)}=100$, $N^{(2)}=200$, $\sigma_I^{(21)}=0.2$, $\bar{\theta}^{(1)}=0.4$, $\sigma_\theta^{(1)}=0.3$.