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基于可微分Kolmogorov-Arnold网络的全纯神经ODE

机器学习 2026-05-22 v1 动力系统

摘要

受全纯映射(如 z2+cz^2 + c)支配的复杂动力系统表现出具有极端初始条件灵敏性的分形边界。从数据中准确建模这些结构需要尊重其内在复分析几何结构的方法,而多层感知器 (MLP) 虽位于神经常微分方程 (Neural ODEs) 中,却缺乏复分析先验,违反 Cauchy-Riemann 条件,充当不可解释的逼近器,无法提供支配方程。我们引入 Holomorphic KAN-ODE 框架,用 Kolmogorov-Arnold 网络 (KAN) 替代 MLP,其可学习的 B 样条激活置于网络边缘,并将 Cauchy-Riemann 方程作为可微分正则化以保持全纯结构。我们在六类复杂动力系统上进行评估,涵盖多项式和遍达利类。仅需 280 个参数(比 MLP 基线少 16×16\times),该网络在所有六类系统上实现速度场 R2>0.95R^2 > 0.95,通过自动样条到公式拟合正确识别所有六类支配符号家族,并在达到 98.0% 一致性方面重建 Julia 集分形边界。 crucially,模型在 10% 观测噪声下仅出现 4% MSE 退化,相较于 MLP 的 15.2×15.2\times,并实现从二次到三次动力学迁移学习 90.4% 的改进。尽管 MLP 因其更大容量而在点预测误差上取得更好结果,但 KAN 独特地提供了可解释符号方程、强制全纯结构以及优异的噪声鲁棒性,这些能力在黑箱架构中完全不存在。这些结果确立了 KAN 作为 MLP 用于全纯动力学物理信息发现的参数高效、可解释替代方案。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.22235,
  title  = {Holomorphic Neural ODEs with Kolmogorov-Arnold Networks for Interpretable Discovery of Complex Dynamics},
  author = {Bhaskar Ranjan Karn and Dinesh Kumar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.22235},
  year   = {2026}
}

备注

16 pages. Comments are welcome