Echo State Networks (ESNs) are a special type of recurrent neural networks (RNNs), in which the input and recurrent connections are traditionally generated randomly, and only the output weights are trained. Despite the recent success of ESNs in various tasks of audio, image and radar recognition, we postulate that a purely random initialization is not the ideal way of initializing ESNs. The aim of this work is to propose an unsupervised initialization of the input connections using the K-Means algorithm on the training data. We show that for a large variety of datasets this initialization performs equivalently or superior than a randomly initialized ESN whilst needing significantly less reservoir neurons. Furthermore, we discuss that this approach provides the opportunity to estimate a suitable size of the reservoir based on prior knowledge about the data.


翻译:Echo State Networks(ESNS)是一种特殊的经常性神经网络(RNN),其输入和经常性连接传统上是随机生成的,只有输出权重才经过培训。尽管最近ENS在音频、图像和雷达识别等各种任务中取得了成功,但我们假设,纯粹随机初始化并不是启动ENS的理想方式。这项工作的目的是建议使用K-Means算法在培训数据上对输入连接进行未经监督的初始化。我们表明,对于大量的数据集来说,这种初始化功能与随机初始的ENS(ESN)具有同等或优越性,同时需要的储层神经元要少得多。此外,我们讨论这一方法为根据先前对数据的了解估计储层的适当大小提供了机会。

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