Recent advances in physical reservoir computing: A review

油藏计算 计算机科学 人工神经网络 储层建模 多样性(控制论) 人工智能 回声状态网络 循环神经网络 机器学习 国家(计算机科学) 分布式计算 算法 石油工程 地质学
作者
Gouhei Tanaka,Toshiyuki Yamane,J. B. Héroux,Ryosho Nakane,Naoki Kanazawa,Seiji Takeda,Hidetoshi Numata,Daiju Nakano,Akira Hirose
出处
期刊:Neural Networks [Elsevier]
卷期号:115: 100-123 被引量:1603
标识
DOI:10.1016/j.neunet.2019.03.005
摘要

Reservoir computing is a computational framework suited for temporal/sequential data processing. It is derived from several recurrent neural network models, including echo state networks and liquid state machines. A reservoir computing system consists of a reservoir for mapping inputs into a high-dimensional space and a readout for pattern analysis from the high-dimensional states in the reservoir. The reservoir is fixed and only the readout is trained with a simple method such as linear regression and classification. Thus, the major advantage of reservoir computing compared to other recurrent neural networks is fast learning, resulting in low training cost. Another advantage is that the reservoir without adaptive updating is amenable to hardware implementation using a variety of physical systems, substrates, and devices. In fact, such physical reservoir computing has attracted increasing attention in diverse fields of research. The purpose of this review is to provide an overview of recent advances in physical reservoir computing by classifying them according to the type of the reservoir. We discuss the current issues and perspectives related to physical reservoir computing, in order to further expand its practical applications and develop next-generation machine learning systems.

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