We present an inequality that bounds the short-term memory capability of dynamical systems from below. It can be interpreted as an uncertainty relation between a measure of short-term memory and that of the size of state fluctuations induced by input signals. The lower bound can be achieved by a readout weight and thus represents a suboptimal memory called harmonic memory. We examine analytically and numerically the inequality in a number of reservoir systems subject to input noise. We illustrate cases in which equality is achieved exactly, equality holds asymptotically, and the inequality is strict. We also study the effect of a state-space regularization to elucidate the inequality in terms of the fluctuation structure of the state-space. We find that a certain strength of input noise induces extra memory under the regularization, and we refer to this phenomenon as noise-induced memory. We observe that the memory uncertainty relation does not hold in general for the regularized memory and harmonic memory. This fact is explained in terms of the mechanism of noise-induced memory.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【ICLR2020-】基于记忆的图网络,MEMORY-BASED GRAPH NETWORKS
专知会员服务
110+阅读 · 2020年2月22日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
论文浅尝 | 基于Universal Schema与Memory Network的知识+文本问答
【学生论坛】详解记忆增强神经网络
中国科学院自动化研究所
106+阅读 · 2018年11月15日
Relation Networks for Object Detection 论文笔记
统计学习与视觉计算组
16+阅读 · 2018年4月18日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Memory-Gated Recurrent Networks
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月24日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
【ICLR2020-】基于记忆的图网络,MEMORY-BASED GRAPH NETWORKS
专知会员服务
110+阅读 · 2020年2月22日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
论文浅尝 | 基于Universal Schema与Memory Network的知识+文本问答
【学生论坛】详解记忆增强神经网络
中国科学院自动化研究所
106+阅读 · 2018年11月15日
Relation Networks for Object Detection 论文笔记
统计学习与视觉计算组
16+阅读 · 2018年4月18日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员