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ParalESN:在储馈网络中实现并行信息处理

机器学习 2026-02-02 v1 人工智能

摘要

储馈计算(Reservoir Computing, RC)已自行成为处理时序数据的高效范式。然而,其可扩展性严重受限于:(i) 必须顺序处理时序数据,以及(ii) 高维储馈的昂贵内存占用。在本工作中,我们通过结构化算子和状态空间建模的视角重新审视RC,以解决上述限制,提出Parallel Echo State Network(ParalESN)。ParalESN enables the construction of high-dimensional and efficient reservoirs based on complex空间中的对角线性递推,从而实现时序数据的并行处理。我们提供的理论分析表明,ParalESN保留了传统储馈网络的Echo State Property和普适性保证,同时允许任意线性储馈以复杂对角形式等价表示。实验上,ParalESN在时间序列基准任务上匹配传统RC的预测精度,同时实现显著的计算节省。在1维像素级分类任务中,ParalESN在保持竞争性精度的同时,将计算成本和能源消耗降低几个数量级。总体而言,ParalESN为将RC集成到深度学习领域提供了一条前景明确、可扩展且原则明确的路径。

关键词

引用

@article{arxiv.2601.22296,
  title  = {ParalESN: Enabling parallel information processing in Reservoir Computing},
  author = {Matteo Pinna and Giacomo Lagomarsini and Andrea Ceni and Claudio Gallicchio},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2601.22296},
  year   = {2026}
}

备注

17 pages, 6 figures, 9 tables