Dynamic inductive bias in liquid neural networks for robust few-shot bearing fault diagnosis

过度拟合 计算机科学 稳健性(进化) 归纳偏置 人工智能 卷积神经网络 人工神经网络 方位(导航) 水准点(测量) 模式识别(心理学) 灵敏度(控制系统) 断层(地质) 深层神经网络 机器学习 嵌入 特征提取 深度学习 特征(语言学) 故障检测与隔离 特征向量 振动 控制重构 容错 特征学习
作者
Wenyang Zhang,Chao Zhang,Kexi Xu,Wentao Zhao,Mingyu Sun,Hongzhi Fan,Ximing Zhang
出处
期刊:Measurement Science and Technology [IOP Publishing]
卷期号:37 (2): 026008-026008
标识
DOI:10.1088/1361-6501/ae2b2d
摘要

Abstract Achieving reliable bearing fault diagnosis under small-sample conditions remains a persistent challenge in intelligent maintenance, since most existing methods depend heavily on large-scale labeled data and show limited robustness under noisy and complex conditions. To overcome this limitation, we propose a dynamic inductive bias (DIB) liquid neural network, which explicitly incorporates inductive biases aligned with the dynamics of vibration signals into deep architectures. The central concept lies in introducing a dynamic time-constant mechanism that adaptively regulates neuronal sensitivity to multi-scale temporal patterns, effectively constraining the hypothesis space and mitigating overfitting under data-scarce scenarios. Moreover, the framework integrates convolutional neural network-based local feature extraction with attention-driven global information aggregation, thereby enabling hierarchical and complementary representations of vibration signals. Extensive experiments conducted on both a public benchmark and a custom dataset demonstrate that the proposed framework consistently surpasses state-of-the-art deep learning methods under small-sample and high-noise conditions. These results underscore the effectiveness, robustness, and practical industrial potential of embedding DIBs into neural architectures for bearing fault diagnosis.
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