A Survey on Reservoir Computing and its Interdisciplinary Applications Beyond Traditional Machine Learning

油藏计算 计算机科学 利用 灵活性(工程) 实施 计算神经科学 人工智能 编码(社会科学) 循环神经网络 动力系统理论 神经形态工程学 计算 人工神经网络 理论计算机科学 机器学习 算法 物理 量子力学 统计 计算机安全 数学 程序设计语言
作者
Heng Zhang,Danilo Vasconcellos Vargas
出处
期刊:IEEE Access [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:11: 81033-81070 被引量:36
标识
DOI:10.1109/access.2023.3299296
摘要

Reservoir computing (RC), first applied to temporal signal processing, is a\nrecurrent neural network in which neurons are randomly connected. Once\ninitialized, the connection strengths remain unchanged. Such a simple structure\nturns RC into a non-linear dynamical system that maps low-dimensional inputs\ninto a high-dimensional space. The model's rich dynamics, linear separability,\nand memory capacity then enable a simple linear readout to generate adequate\nresponses for various applications. RC spans areas far beyond machine learning,\nsince it has been shown that the complex dynamics can be realized in various\nphysical hardware implementations and biological devices. This yields greater\nflexibility and shorter computation time. Moreover, the neuronal responses\ntriggered by the model's dynamics shed light on understanding brain mechanisms\nthat also exploit similar dynamical processes. While the literature on RC is\nvast and fragmented, here we conduct a unified review of RC's recent\ndevelopments from machine learning to physics, biology, and neuroscience. We\nfirst review the early RC models, and then survey the state-of-the-art models\nand their applications. We further introduce studies on modeling the brain's\nmechanisms by RC. Finally, we offer new perspectives on RC development,\nincluding reservoir design, coding frameworks unification, physical RC\nimplementations, and interaction between RC, cognitive neuroscience and\nevolution.\n

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
乐观的星月完成签到 ,获得积分10
2秒前
清风发布了新的文献求助30
3秒前
6秒前
Edward发布了新的文献求助10
9秒前
坐雨赏花完成签到 ,获得积分10
10秒前
好晒发布了新的文献求助10
11秒前
13秒前
Akim应助Wang采纳,获得10
17秒前
梁白开完成签到,获得积分10
19秒前
Edward完成签到,获得积分10
20秒前
菲菲完成签到,获得积分10
20秒前
呆橘完成签到 ,获得积分10
20秒前
22秒前
22秒前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
珠珠完成签到 ,获得积分10
23秒前
在水一方应助好晒采纳,获得10
23秒前
lambs13完成签到,获得积分10
24秒前
yellow完成签到,获得积分10
27秒前
Ai完成签到,获得积分10
32秒前
研友_LmVygn完成签到 ,获得积分10
41秒前
42秒前
45秒前
Flowing完成签到,获得积分10
49秒前
Kristian完成签到 ,获得积分10
50秒前
Setlla完成签到 ,获得积分10
51秒前
学术霸王完成签到,获得积分10
51秒前
云飞扬完成签到 ,获得积分10
54秒前
HY完成签到 ,获得积分10
55秒前
ljn完成签到,获得积分10
58秒前
彭晓雅发布了新的文献求助10
1分钟前
禾婉婉完成签到 ,获得积分10
1分钟前
王乐乐哈完成签到 ,获得积分10
1分钟前
sonicker完成签到 ,获得积分10
1分钟前
诸葛平卉完成签到 ,获得积分10
1分钟前
yuanmeng434完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zwd完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Wang发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7282297
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8903122
关于积分的说明 18833851
捐赠科研通 6953259
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3207556
关于科研通互助平台的介绍 2377841
邀请新用户注册赠送积分活动 2182729