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液体也能搞盘算：400颗粒子乐成展望混沌信号
，，，，，天天干

IT之家 7 月 28 日新闻
，，，，，科技媒体 Tom's Hardware 昨日（7 月 27 日）宣布博文
，，，，，报道称德国科学家使用液滴中的 400 个细小颗粒
，，，，，完成混沌信号展望和异常检测。。。。。

“混沌信号”通常指由混沌系统爆发的时间序列：它看起来像随机噪声
，，，，，但实质上是由确定性（可用方程形貌）的系统动力学爆发的。。。。。它的典范特点是对初始条件极端敏感、恒久不可展望、但统计纪律性仍然保存。。。。。

该研究效果由康斯坦茨大学和斯图加特大学的物理学家团队研究打造
，，，，，相关效果揭晓在《通讯、人工智能与盘算》期刊上。。。。。

该阵列展望了一个混沌的麦基-格拉斯（Mackey-Glass）序列
，，，，，并识别出了不影响信号均值、方差和短时自相关性的异常
，，，，，在更重大的使命中取得了 0.90 的 F1 值。。。。。

麦基-格拉斯序列是 Mackey-Glass 方程天生的混沌时间序列
，，，，，具有确定性规则和重大转变特征。。。。。研究通常用它磨练系统对非线性时间依赖关系的展望能力。。。。。该序列常用于储备池盘算、神经网络和其他时间序列模子的基准测试。。。。。

不过该系统的精度依然保存挑战
，，，，，论文中明确指出
，，，，，单步麦基-格拉斯序列展望的归一化均方根误差约为 0.1
，，，，，相较量基于忆阻器的储能系统（误差已抵达 0.01 或更低）
，，，，，其阵列精度约为 10 分之一。。。。。

归一化均方根误差是指均方根误差经由标准归一化后的指标
，，，，，用于权衡展望值与真实值之间的误差。。。。。数值越低
，，，，，展望效果与目的序列越靠近。。。。。

运行该储液池需要一台 532nm 激光器、一台以 100 kHz 频率扫描的双轴声光偏转器、一台带有粒子追踪功效的实时显微镜、一个温控石英池
，，，，，以及一台通俗盘算机（用于处理 1000 个高斯核函数以天生输出效果）。。。。。

在系统设计方面
，，，，，每个振荡器都是一个半径为 3μm 的二氧化硅球
，，，，，其一端笼罩着 80nm 厚的碳层
，，，，，并悬浮在 28°C 的水-二甲基吡啶混淆溶液中。。。。。

科研团队使用 532nm 激光加热碳层
，，，，，驱动粒子飞向预设的目的点。。。。。然而
，，，，，由于成像和光束重新定位之间保存延迟
，，，，，粒子会过冲并最终停留在一个较小的轨道上。。。。。液体中的流场会耦合相邻的轨道
，，，，，数据以目的点位移的形式输入系统。。。。。

研究职员将振荡器排列为六边形晶格。。。。。单个粒子围绕目的位置运行
，，，，，轨道半径约为 1?μm。。。。。阵列间距 L 可设为 12?μm、14?μm 或 30?μm。。。。。阻尼参数 Γ 可设为 0?μm、1.4?μm 或 1.5?μm。。。。。

脉冲测试中
，，，，，研究职员将所有目的位置沿统一偏向移动 4?μm
，，，，，一连 4 个延迟时间 τ_d。。。。。由此测得的弛豫时间 τ_r 随 L 和 Γ 转变凌驾 1 个数目级。。。。。

在混沌 Mackey–Glass 序列展望实验中
，，，，，阵列吸收 6700 个时间步信号。。。。。前 80% 数据用于训练线性读出层
，，，，，后 20% 数据用于验证。。。。。

模拟效果显示
，，，，，输入通道数 N 从 1 增添至 10 时
，，，，，10 步展望误差下降
，，，，，继续增添后性能下降。。。。。仅驱动 20% 的振荡器时
，，，，，系统仍坚持较高展望准确率。。。。。

IT之家附上参考