Catch-22s of reservoir computing

油藏计算 吸引子 弹道 计算机科学 光学(聚焦) 非线性系统 瞬态(计算机编程) 钥匙(锁) 简单(哲学) 动力系统理论 人工智能 应用数学 人工神经网络 数学 循环神经网络 物理 数学分析 光学 哲学 操作系统 认识论 量子力学 计算机安全 天文
作者
Yuanzhao Zhang,Sean P. Cornelius
出处
期刊:Physical review research [American Physical Society]
卷期号:5 (3) 被引量:26
标识
DOI:10.1103/physrevresearch.5.033213
摘要

Reservoir computing (RC) is a simple and efficient model-free framework for forecasting the behavior of nonlinear dynamical systems from data. Here, we show that there exist commonly-studied systems for which leading RC frameworks struggle to learn the dynamics unless key information about the underlying system is already known. We focus on the important problem of basin prediction---determining which attractor a system will converge to from its initial conditions. First, we show that the predictions of standard RC models (echo state networks) depend critically on warm-up time, requiring a warm-up trajectory containing almost the entire transient in order to identify the correct attractor. Accordingly, we turn to next-generation reservoir computing (NGRC), an attractive variant of RC that requires negligible warm-up time. By incorporating the exact nonlinearities in the original equations, we show that NGRC can accurately reconstruct intricate and high-dimensional basins of attraction, even with sparse training data (e.g., a single transient trajectory). Yet, a tiny uncertainty in the exact nonlinearity can render prediction accuracy no better than chance. Our results highlight the challenges faced by data-driven methods in learning the dynamics of multistable systems and suggest potential avenues to make these approaches more robust.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
刚刚
刚刚
清秀的夏青完成签到,获得积分10
1秒前
xiaoyi完成签到,获得积分10
3秒前
muyongxin发布了新的文献求助10
3秒前
体贴剑成发布了新的文献求助10
3秒前
阿K完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
7秒前
阿K发布了新的文献求助10
7秒前
6666发布了新的文献求助10
8秒前
grassland的应助被秋枫采纳,获得10
9秒前
tojia发布了新的文献求助10
11秒前
科研民工发布了新的文献求助10
12秒前
共享精神的应助被可乐冰红茶采纳,获得10
12秒前
居居不酷完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
14秒前
15秒前
LZY完成签到 ,获得积分10
15秒前
能干的怀莲的应助被妮妮采纳,获得10
15秒前
我是老大的应助被涛器采纳,获得10
15秒前
落后海云发布了新的文献求助30
16秒前
所所的应助被tyy采纳,获得10
17秒前
muyongxin发布了新的文献求助10
17秒前
哇哈哈发布了新的文献求助20
17秒前
淡然鹏煊发布了新的文献求助10
18秒前
squirrelxx完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
23秒前
赘婿的应助被今夜无人入眠采纳,获得10
24秒前
25秒前
Yi完成签到,获得积分10
25秒前
又活了一天完成签到 ,获得积分10
25秒前
25秒前
李健的应助被tojia采纳,获得10
26秒前
科研民工完成签到,获得积分10
29秒前
magin完成签到 ,获得积分10
29秒前
muyongxin发布了新的文献求助10
30秒前
DDaylight完成签到,获得积分10
30秒前
高分求助中
(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
自動車の空力技術 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Issues in Task-Based Language Teaching 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7784000
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9323286
关于积分的说明 20393855
捐赠科研通 7372632
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3320849
关于科研通互助平台的介绍 2468807
邀请新用户注册赠送积分活动 2337082