Computación de Reservorio con una Sola Burbuja de Gas Oscilante: Enfatizando el Régimen Caótico
Autores: Abdel-Ghani, Hend; Abbas, A. H.; Maksymov, Ivan S.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Computación de Reservorio con una Sola Burbuja de Gas Oscilante: Enfatizando el Régimen Caótico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas aplicadas
Palabras clave
Aumento
Demandas energéticas
Sistemas de inteligencia artificial
Sistema computacional basado en redes neuronales
Sistema de computación en reservorio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Las crecientes demandas computacionales y energéticas de los sistemas de inteligencia artificial impulsan la exploración de soluciones de software y hardware alternativas que exploten efectos físicos para la computación. Según la teoría del aprendizaje automático, un sistema computacional basado en redes neuronales debe exhibir no linealidad para modelar de manera efectiva patrones y relaciones complejas. Este requisito ha impulsado una extensa investigación en varios sistemas físicos no lineales para mejorar el rendimiento de las redes neuronales. En este artículo, proponemos y validamos teóricamente un sistema de computación de reservorio basado en una sola burbuja atrapada dentro de un volumen de líquido. Al aplicar una onda de presión acústica externa tanto para codificar información de entrada como para excitar la dinámica no lineal compleja, mostramos la capacidad de este sistema de computación de reservorio de burbuja única para predecir una serie temporal de referencia de Hénon y realizar tareas de clasificación con alta precisión. Específicamente, demostramos que un régimen físico caótico de oscilación de burbujas, donde pequeñas diferencias en las condiciones iniciales conducen a resultados muy diferentes, haciendo que el sistema sea impredecible a pesar de seguir reglas claras, pero aún adecuado para cálculos precisos, resulta ser el más efectivo para tales tareas.
Descripción
Las crecientes demandas computacionales y energéticas de los sistemas de inteligencia artificial impulsan la exploración de soluciones de software y hardware alternativas que exploten efectos físicos para la computación. Según la teoría del aprendizaje automático, un sistema computacional basado en redes neuronales debe exhibir no linealidad para modelar de manera efectiva patrones y relaciones complejas. Este requisito ha impulsado una extensa investigación en varios sistemas físicos no lineales para mejorar el rendimiento de las redes neuronales. En este artículo, proponemos y validamos teóricamente un sistema de computación de reservorio basado en una sola burbuja atrapada dentro de un volumen de líquido. Al aplicar una onda de presión acústica externa tanto para codificar información de entrada como para excitar la dinámica no lineal compleja, mostramos la capacidad de este sistema de computación de reservorio de burbuja única para predecir una serie temporal de referencia de Hénon y realizar tareas de clasificación con alta precisión. Específicamente, demostramos que un régimen físico caótico de oscilación de burbujas, donde pequeñas diferencias en las condiciones iniciales conducen a resultados muy diferentes, haciendo que el sistema sea impredecible a pesar de seguir reglas claras, pero aún adecuado para cálculos precisos, resulta ser el más efectivo para tales tareas.