Machine learning approaches have recently been leveraged as a substitute or an aid for physical/mathematical modeling approaches to dynamical systems. To develop an efficient machine learning method dedicated to modeling and prediction of multiscale dynamics, we propose a reservoir computing model with diverse timescales by using a recurrent network of heterogeneous leaky integrator neurons. In prediction tasks with fast-slow chaotic dynamical systems including a large gap in timescales of their subsystems dynamics, we demonstrate that the proposed model has a higher potential than the existing standard model and yields a performance comparable to the best one of the standard model even without an optimization of the leak rate parameter. Our analysis reveals that the timescales required for producing each component of target dynamics are appropriately and flexibly selected from the reservoir dynamics by model training.


翻译:最近利用机器学习方法替代或协助物理/数学模拟动态系统。为了开发一种高效的机器学习方法,专门用于建模和预测多尺度动态,我们提议使用一个由多种漏泄综合体神经元组成的经常性网络,采用不同时间尺度的储油层计算模型。在快速流散的动态系统的预测任务中,包括子系统动态时间尺度的巨大差距,我们证明拟议的模型比现有标准模型具有更高的潜力,并产生与标准模型最佳模型相似的性能,即使没有优化漏泄率参数。我们的分析表明,通过模型培训从储油层动态中适当和灵活地选择了产生目标动态每个组成部分所需的时间尺度。

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