Cismn: una red de memoria sináptica integrada con dinámica caótica de varios compartimentos para una regresión no lineal robusta
Autores: Shahbazi, Yaser; Mokhtari Kashavar, Mohsen; Ghaffari, Abbas; Fotouhi, Mohammad; Pedrammehr, Siamak
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Cismn: una red de memoria sináptica integrada con dinámica caótica de varios compartimentos para una regresión no lineal robusta
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelado
Redes neuronales
Celdas de memoria caóticas
Capas de plasticidad caótica
Capas de sinapsis caóticas
Mecanismo de atención caótica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Modelar dinámicas complejas y no estacionarias sigue siendo un desafío para las redes neuronales deterministas. Presentamos la Red de Memoria Sináptica Integrada con Caos (CISMN), que incorpora caos controlado en cuatro módulos: Células de Memoria Caótica, Capas de Plasticidad Caótica, Capas de Sinapsis Caóticas y un Mecanismo de Atención Caótico, complementado con un programa de tasa de aprendizaje de mapa logístico. Nuestro diseño se fundamenta en rigurosos análisis de estabilidad (exponentes de Lyapunov, pruebas de acotamiento) y garantías de preservación de gradientes. En experimentos, CISMN-1 en un conjunto de datos de regresión acústica sintética (541 muestras, 22 características) logró R = 0.791 y RMSE = 0.059, superando a los baselines informados por la física y con atención aumentada. CISMN-4 en el banco de pruebas sonar PMLB (208 muestras, 60 bandas) alcanzó R = 0.424 y RMSE = 0.380, superando a los modelos LSTM, memristivos y de reservorio. En siete tareas estándar de regresión con validación cruzada de 5 pliegues, CISMN lideró en diabetes (R = 0.483 +/- 0.073) y se destacó en regímenes de alta dimensionalidad y baja muestra. Las ablaciones revelan un equilibrio entre escalabilidad y eficiencia: las variantes ligeras entrenan con un pico de precisión del 95%, mientras que las configuraciones más profundas ofrecen ganancias marginales. CISMN mantiene normas de gradientes (~2300) frente al colapso de LSTM.
Descripción
Modelar dinámicas complejas y no estacionarias sigue siendo un desafío para las redes neuronales deterministas. Presentamos la Red de Memoria Sináptica Integrada con Caos (CISMN), que incorpora caos controlado en cuatro módulos: Células de Memoria Caótica, Capas de Plasticidad Caótica, Capas de Sinapsis Caóticas y un Mecanismo de Atención Caótico, complementado con un programa de tasa de aprendizaje de mapa logístico. Nuestro diseño se fundamenta en rigurosos análisis de estabilidad (exponentes de Lyapunov, pruebas de acotamiento) y garantías de preservación de gradientes. En experimentos, CISMN-1 en un conjunto de datos de regresión acústica sintética (541 muestras, 22 características) logró R = 0.791 y RMSE = 0.059, superando a los baselines informados por la física y con atención aumentada. CISMN-4 en el banco de pruebas sonar PMLB (208 muestras, 60 bandas) alcanzó R = 0.424 y RMSE = 0.380, superando a los modelos LSTM, memristivos y de reservorio. En siete tareas estándar de regresión con validación cruzada de 5 pliegues, CISMN lideró en diabetes (R = 0.483 +/- 0.073) y se destacó en regímenes de alta dimensionalidad y baja muestra. Las ablaciones revelan un equilibrio entre escalabilidad y eficiencia: las variantes ligeras entrenan con un pico de precisión del 95%, mientras que las configuraciones más profundas ofrecen ganancias marginales. CISMN mantiene normas de gradientes (~2300) frente al colapso de LSTM.