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基于生物进化的可恢复回声状态网络模型
  • ISSN号:1001-0645
  • 期刊名称:《北京理工大学学报》
  • 分类:TP301.6[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:北京理工大学软件学院数字表演与仿真技术实验室,北京100081
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61202243); 国家教育部博士点基金资助项目(20121101110037)
中文摘要:

为解决回声状态网络储备池在遭受随机故障和蓄意攻击等复杂情况下的适应性问题,提出了一种具有生物进化特征的可恢复回声状态网络—3DP-RESN.基于优先匹配的复制、新增加连接的变异和新增加连接的死亡进化策略,3DP-RESN能够实现从被破坏的网络拓扑中自恢复.将3DP-RESN、传统ESN(CESN)和被破坏的ESN(DESN)应用于NARMA系统、Henon映射和figure8这3种非线性时间序列逼近任务.实验结果表明,当储备池发生故障时,3DP-RESN对于3种时间序列的预测精度明显优于DESN,接近甚至高于未遭受储备池故障的CESN,尤其在figure8实验中,3DP-RESN与CESN、DESN相比,预测精度分别提高了30.56%和7.01%.此外,3DP-RESN的短期记忆能力也接近于CESN,因此,3DP-RESN具有强大的自适应恢复能力.

英文摘要:

To solve adaptability problems of the reservoirs of echo state network in complicated conditions,such as suffering from random faults and deliberate attacks,a restorable echo state network with biological evolution characteristics—3DP-RESN was proposed.The 3DP-RESN was designed to be able to recover automatically from destroyed network topology based on the evolution strategies of preferentially matched duplication,newly added connection-oriented divergence and newly added connection-oriented death.In experiments,3DP-RESN,classic ESN(CESN)and destroyed ESN(DESN)are applied to approximating three kinds of nonlinear time series,i.e.,the NARMA system,Henon map and figure8.Experimental results show that,when reservoirs suffer from failure,for three kinds of time series,the prediction accuracy of 3DPRESN significantly outperforms DESN,and is close to or even higher than that of CESN which has not suffered from failure.Especially in the experiment of figure8,compared with CESN and DESN,the prediction accuracy of 3DP-RESN is improved by 30.56% and 7.01% respectively.Besides,the short-term memory capacity of the 3DP-RESN is also close to that of CESN.Hence,3DP-RESN can possess strongly adaptive self-recovery capacity.

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期刊信息
  • 《北京理工大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:北京理工大学
  • 主编:黄风雷
  • 地址:北京海淀区中关村南大街5号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:blgzw@bit.edu.cn
  • 电话:010-68912326 68913988
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0645
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2596/T
  • 邮发代号:82-502
  • 获奖情况:
  • 全国优秀高等学校自然科学学报及教育部优秀科技期...,首届国家期刊奖提名奖,中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17163