计算机科学 > 机器学习
[提交于 2025年4月22日
(v1)
,最后修订 2025年5月5日 (此版本, v2)]
标题: 神经状态空间模型的可观测性条件与其特征值及其单位根
标题: Observability conditions for neural state-space models with eigenvalues and their roots of unity
摘要: 我们通过常微分方程和控制理论的视角研究神经状态空间模型和Mamba架构背景下可观测性的概念。 我们开发了策略以强制实现可观测性,这些策略针对学习环境进行了定制,特别是在初始时刻可学习的隐藏状态以及在整个连续时间内和高维情况下的可学习性。 我们还强调我们的方法侧重于特征值、单位根或两者兼有。 当强制实现可观测性时,我们的方法实现了计算效率,有时是在大规模情况下。 我们根据经典控制理论制定了基于机器学习的可观测性条件,并讨论了其计算复杂度。 我们的非平凡结果是五方面的。 我们通过使用可学习矩阵的排列在神经应用中讨论了可观测性,无需高精度。 我们提出了两个基于傅里叶变换的结果,这些结果能够以高概率实现可观测性,直到学习中的随机性。 这些结果是通过傅里叶空间中表示及其特征结构、非线性映射和可观测性矩阵之间的相互作用来实现的。 我们提出了一个关于Mamba的结果,类似于Hautus型条件,但采用了范德蒙德矩阵而非特征向量的论证方法。 我们的最终结果是Mamba系统的共享参数构造,在高指数运算中具有计算效率。 我们开发了一种与此耦合的训练算法,证明在某些正交条件下满足Robbins-Monro条件,而更传统的训练过程则无法满足具有高Lipschitz常数的收缩条件。
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