背景技術(shù)：

1、儲備池計算(reservoir?computing，rc)是一種利用非線性動態(tài)系統(tǒng)的物理學(xué)進(jìn)行計算的非常規(guī)的計算技術(shù)。rc方案不同于圖靈機(jī)原理，因?yàn)橛蓃c執(zhí)行的計算不依賴于靜態(tài)存儲器。通過將非線性物理系統(tǒng)的瞬態(tài)動力學(xué)映射到更高維度的空間來獲得計算。rc的一些流行應(yīng)用包括邏輯運(yùn)算、口頭和手寫數(shù)字識別、無線通信、復(fù)雜且混沌時間序列預(yù)測、長期混沌時間序列預(yù)測、圖像識別和形態(tài)學(xué)計算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的方面涉及儲備池計算。一方面，其中，物理儲備池計算機(jī)包括處理電路，處理電路包括：輸入層、儲備池以及讀出層，儲備池包括受迫極限環(huán)振蕩器，儲備池在沒有延遲或反饋的情況下實(shí)施。在一個或更多個方面，受迫極限環(huán)振蕩器可以包括hopf振蕩器或lorenz振蕩器。受迫極限環(huán)振蕩器可以包括雙態(tài)受迫hopf振蕩器。

2、在各個方面，處理電路可包括模擬處理電路。模擬處理電路可包括運(yùn)算放大器和乘法器。儲備池計算機(jī)可以利用非周期性隨機(jī)掩碼。非周期性隨機(jī)掩碼可以由白高斯噪聲來定義。處理電路可以包括光電電路。振動信號可被施加到輸入層。振動信號可以是語音信號。在一些方面，讀出層可被訓(xùn)練成將受迫極限環(huán)振蕩器的狀態(tài)映射到期望輸出。讀出層的訓(xùn)練可以包括線性回歸或嶺回歸。期望輸出可以是邏輯輸出。邏輯輸出可以是xor(異或)輸出、not(非)輸出、and(與)輸出或or(或)輸出。輸入層可編碼用于輸入到儲備池的施加信號。施加信號可以被編碼為連續(xù)輸入函數(shù)。

3、在檢查以下附圖和詳細(xì)說明時，本公開的其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是或變得顯而易見。所有這樣的附加系統(tǒng)、方法、特征以及優(yōu)點(diǎn)旨在被包括在本說明書中、本公開的范圍內(nèi)以及被所附權(quán)利要求保護(hù)。此外，所描述的實(shí)施例的所有可選和優(yōu)選的特征和修改可用于本文所教導(dǎo)的本公開的所有方面。此外，從屬權(quán)利要求的各個特征以及所描述的實(shí)施例的所有可選和優(yōu)選特征和修改可彼此組合和互換。

技術(shù)特征：

1.一種物理儲備池計算機(jī)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述受迫極限環(huán)振蕩器包括：hopf振蕩器或lorenz振蕩器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述受迫極限環(huán)振蕩器包括：雙態(tài)受迫hopf振蕩器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述處理電路包括：模擬處理電路。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述模擬處理電路包括：運(yùn)算放大器和乘法器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述儲備池計算機(jī)利用非周期性隨機(jī)掩碼。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述非周期性隨機(jī)掩碼由白高斯噪聲定義。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述處理電路包括：光電電路。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，振動信號被施加至所述輸入層。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述振動信號是語音信號。

11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述讀出層被訓(xùn)練為將所述受迫極限環(huán)振蕩器的狀態(tài)映射到期望輸出。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述讀出層的訓(xùn)練包括：線性回歸或嶺回歸。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述期望輸出是邏輯輸出。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述邏輯輸出是異或輸出。

15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述輸入層編碼用于輸入到所述儲備池的施加信號。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的物理儲備池計算機(jī)，其中，所述施加信號被編碼為連續(xù)輸入函數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
提供了涉及儲備池計算的各種示例。在一個示例中，物理儲備池計算機(jī)包括處理電路，該處理電路具有輸入層、儲備池以及讀出層，該儲備池包括受迫極限環(huán)振蕩器，該儲備池在沒有延遲或反饋的情況下實(shí)施。受迫極限環(huán)振蕩器可以包括Hopf振蕩器或Lorenz振蕩器。處理電路可以包括模擬處理電路、光電電路或其他合適的處理電路。

技術(shù)研發(fā)人員：埃德蒙·珀金斯,穆德·拉夫·E·烏爾·舒加特,李肖甫,圖沙爾·莫里克
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北卡羅來納州立大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2