申请/专利权人：西南交通大学

申请日：2023-11-27

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117829235A

主分类号：G06N3/067

分类号：G06N3/067;G06N3/044

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.23#实质审查的生效;2024.04.05#公开

摘要：本发明公开了一种高性能多时延光电反馈储备池并行计算方法及系统，包括三部分：储备池输入层：输入信号经过不同周期的采样和掩模处理后，通过任意波形发生器根据不同环路虚拟节点间隔要求将信号输入到储备池中，实现对输入信号的灵活控制和多路输入；光电反馈储备池并行处理层：采用并行多个环路的方式，每个环路包含一个马赫曾德尔调制器作为非线性节点和多段单模光纤产生不同延迟，这样每个储备池处于不同的工作状态，从而得到更加丰富的节点状态；储备池输出层：对输出光信号用光电探测器进行光电转换后接收，再对信号进行离线处理。本发明在处理单个任务或多个任务时实现了更高的精度和优化。

主权项：1.一种高性能多时延光电反馈储备池并行计算方法，其特征在于，具体步骤为：步骤1：针对单个任务，在储备池训练前，需要对得到的输入信号ut进行预处理，使节点不断处在暂态响应中，从而获得更丰富的时间记忆能力；输入储备池的信号表示如下：Iin＝γ*mask*uin1其中，uin为对输入信号ut以不同采样周期τi采样得到的离散信号，τi＝θi*N，θi为并行光电反馈储备池OERCi，i＝1，2，...k的虚拟节点间隔，N为虚拟节点个数，y为输入缩放因子，mask为六值掩码{-6，-3，-1,1,3,6}，Iin为最终串行注入第i个储备池的离散输入信号；步骤2：输入信号在经过预处理后，通过任意波形发生器AWG进入储备池，在储备池层，非线性由电压驱动的MZM实现，置于连续光源的输出端，延迟环路为光纤，通过使用光衰减器调整光纤环路内光的强度来调整反馈强度β达到最佳状态，光电探测器将光纤输出处的光强转换为电压，与AWG生成的输入电压混合，放大器放大，然后用于驱动MZM；单个光电反馈储备池系统在无输入时的动力学特征可由时滞微分方程描述： 其中，为无量纲变量，Vt为强度调制器MZM的射频电压，Vπ为MZM的半波电压，是反馈环路的增益，P为连续波激光器的输出功率，G为射频放大器的增益，η为反馈环路的总体损耗，R为反馈环路中光电探测器的响应度；θ1和θ2分别为反馈环路的高频和低频截止特征响应时间；T为反馈环路的延迟时间；为MZM的偏置相位；在有输入项时，yin＝∫xisds，数学模型为： 其中，xin、Ti分别是第i个储备池虚拟节点状态和延迟时间，Ti与输入周期τi相等，保持输入周期与环路延迟同步状态；通过对公式3进行四阶龙格-库塔算法求解得到不同时延环路的虚拟节点状态；步骤3：在不同时延并行光电反馈储备池的输出层，先通过步骤2得到的不同时延环路虚拟节点状态线性回归得到输出权重Wout，采用岭回归方法数学模型如下：Wout＝XTX+μIN-1XTY4其中，X＝{x1n,x2n，...xkn}是将不同时延的各储层节点状态整合得到，μ是岭回归系数，IN是一个N维的单位矩阵，Y是目标输出向量；在训练结束后，测试数据输入系统，得到新的节点状态集合X′＝{x′1n，x′2n，...x′kn}，预测输出为： 在多任务处理中，系统通过利用环路的不等时延特性，在时分复用的基础上进行优化；具体做法是设置每个环路在前一个任务结束后立即开始执行下一个任务的输入；最后，采用归一化均方误差NMSE作为性能指标： 其中，分别表示目标输出和储备池预测输出，σ为的方差。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西南交通大学 一种高性能多时延光电反馈储备池并行计算方法及系统

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