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Factorization-Based Broad Learning System With Time-Dependent Structure

delete2025-01-01
delete0
PRE
AI
C
Chen Li
Z
Zeyi Liu
何
何潇 (Xiao He)
P
Pengyu Han
DOI:10.1109/TNNLS.2025.3567757delete
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摘要

摘要

En 中文
为应对人工智能任务日益增加的复杂性,广域学习系统(BLSs)已成为关键工具,尤其是在深度神经网络存在训练耗时和计算需求高等限制的情况下。本研究针对传统BLS在动态环境中处理复杂任务时固有的计算低效和数值不稳定性问题。为缓解这些挑战,我们提出了一种融合QR分解(QRF)的改进BLS版本,称为QRBLS,该分解以提升数值稳定性著称。该框架取代了传统依赖Moore-Penrose伪逆计算输出权重的做法。本文的主要贡献在于将QRF整合至BLS架构中,从而在处理大规模数据集时提高稳定性。QRBLS还具备动态更新机制,能高效调整模型参数以适应新数据,实现无需全模型重新评估的持续学习。此外,时变结构(TDS)增强了模型对时序数据变化的响应能力,提升其在动态环境中的实用性。数值实验验证表明,QRBLS优于传统BLS,在处理数据异常和快速更新时表现出更优的稳定性和适应性。QRF与TDS的集成显著改善了BLS的适应性和计算效率,为大规模动态AI应用提供了鲁棒解决方案。QRBLS有效解决了数值不稳定和持续学习相关的挑战,在实际场景中实现了实用改进。
Keyword:
Broad learning systems (BLSs)
Moore-Penrose pseudoinverse
numerical stability
QR factorization (QRF)
time-dependent structure (TDS)

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IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems 封面图
IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems
IF:
8.9
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