论文标题
部分可观测时空混沌系统的无模型预测
Local and global topological complexity measures OF ReLU neural network functions
论文作者
论文摘要
储层计算是预测湍流的有力工具，其简单的架构具有处理大型系统的计算效率。然而，其实现通常需要完整的状态向量测量和系统非线性知识。我们使用非线性投影函数将系统测量扩展到高维空间，然后将其输入到储层中以获得预测。我们展示了这种储层计算网络在时空混沌系统上的应用，该系统模拟了湍流的若干特征。我们表明，使用径向基函数作为非线性投影器，即使只有部分观测并且不知道控制方程，也能稳健地捕捉复杂的系统非线性。最后，我们表明，当测量稀疏、不完整且带有噪声，甚至控制方程变得不准确时，我们的网络仍然可以产生相当准确的预测，从而为实际湍流系统的无模型预测铺平了道路。
We apply a generalized piecewise-linear (PL) version of Morse theory due to Grunert-Kuhnel-Rote to define and study new local and global notions of topological complexity for fully-connected feedforward ReLU neural network functions, F: R^n -> R. Along the way, we show how to construct, for each such F, a canonical polytopal complex K(F) and a deformation retract of the domain onto K(F), yielding a convenient compact model for performing calculations. We also give a construction showing that local complexity can be arbitrarily high.
