残差キャリブレーションと注意機構により強化されたリザーバ観測器

要旨: リザーバオブザーバは、非線形動力学システムにおいて、観測された変数から未観測の変数を推論するためのデータ駆動型のアプローチを提供します。先行研究は幅広い適用可能性を示してきましたが、その性能は入力変数の違いによって大きく変動する可能性があり、最悪の場合には信頼性さえも損なわれることがあります。推論の性能を向上させるために、我々はリザーバオブザーバの設計に残差キャリブレーションと注意機構を統合します。残差キャリブレーションモジュールは、推定残差からの情報を活用してオブザーバ出力を洗練させ、注意機構はデータの時間的依存性を利用して、リザーバ内部ダイナミクスの表現を豊かにします。典型的なカオス系に関する実験により、本手法が推論精度を大幅に改善し、特に伝統的なリザーバオブザーバから生じる最悪ケースにおいて顕著であることを示します。また、入力に依存した観測の不一致の理由および提案手法の有効性を説明するために、転移エントロピーの概念も呼び出します。