光电子散射储备计算的边缘混沌处设计原则
光学
2026-05-27 v1
摘要
物理储备计算以高效能方式实现顺序认知推断，通过将非线性时序混合外包给具有丰富内在动力学的硬件基质实现，其中自由空间光散射系统因其并行性和可重构性而尤为吸引——但实际设计原则将硬件控制变量与计算性能联系起来仍未建立。本文通过系统性地映射可重构光散射储备的三个物理控制轴（储备动力学、输入-储备耦合及储备互联性），并在每个轴上识别出定量最优点。我们观察到，在该设计景观中，记忆容量峰值与接近零的最大 Lyapunov 指数相吻合，并在数值仿真中得到量化复现，将边缘混沌的确认从离子掩控和自旋波储备推广到光子基质。剩余两个轴表现出输入耦合的密度-幅值权衡以及储备互联性的中间最优。若按所得三个轴的最优点运行，储备系统可在自由运行模式下实现稳定的 Mackey-Glass 混沌时间序列预测，并在 84.5% 的准确率下完成 10 类 Speech Commands 说话数字基准的盲测分类；这些原则虽以基质相关单位表述，却根植于临界性与均衡耦合的基质无关概念，为可重构光子储备硬件提供可迁移的框架。
引用
@article{arxiv.2605.26848,
title = {Design principles for optoelectronic light-scattering reservoir computing at the edge of chaos},
author = {Geon Kim and YongKeun Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.26848},
year = {2026}
}