Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
ゼロからわかるリザバーコンピューティング
Search
Yuta Kurotaki
December 14, 2023
Research
1
780
ゼロからわかるリザバーコンピューティング
コードとカクテル:GMOペパボのAIナイト - LT大忘年会 -
https://gmo.connpass.com/event/304045/
Yuta Kurotaki
December 14, 2023
Tweet
Share
More Decks by Yuta Kurotaki
See All by Yuta Kurotaki
CTO Night & Day 2024 Product Feedback Lunch
kurotaky
1
77
SUZURI DX 2023
kurotaky
0
110
How GitHub Copilot Transforms Development Productivity
kurotaky
16
11k
The story of repairing my junk keyboard with The kinT keyboard controller
kurotaky
0
1.4k
DevRel_Japan CONFERENCE 2023
kurotaky
1
1.6k
ctoa-wakate-01-company-introduction
kurotaky
0
210
Ethereum for Ruby
kurotaky
2
1.7k
NFTコンテンツでオリジナルグッズ作成を支える技術
kurotaky
1
110
SIG-BTI-2022-kickoff
kurotaky
0
220
Other Decks in Research
See All in Research
出生抑制策と少子化
morimasao16
0
410
Embers of Autoregression: Understanding Large Language Models Through the Problem They are Trained to Solve
eumesy
PRO
6
1.1k
Как стать 10x экспертом
ikurochkin
1
150
Online Nonstationary and Nonlinear Bandits with Recursive Weighted Gaussian Process
monochromegane
0
230
自動運転・AIシステムの問題を賢く探す・賢く直す / Smart Search & Repair Techniques for Automated Driving Systems and AI Systems
ishikawafyu
0
210
Weekly AI Agents News! 6月号 論文のアーカイブ
masatoto
1
160
Matching 2D Images in 3D: Metric Relative Pose from Metric Correspondences
sgk
1
280
授業評価アンケートのテキストマイニング
langstat
1
350
工学としてのSRE再訪 / Revisiting SRE as Engineering
yuukit
18
10k
Isotropy, Clusters, and Classifiers
hpprc
3
560
SSII2024 [OS1] 研究紹介100連発(オープンニング)
ssii
PRO
0
490
SSII2024 [OS1] 画像生成技術の発展: 過去10年の軌跡と未来への展望
ssii
PRO
3
2k
Featured
See All Featured
The Cult of Friendly URLs
andyhume
77
6k
Refactoring Trust on Your Teams (GOTO; Chicago 2020)
rmw
31
2.6k
Cheating the UX When There Is Nothing More to Optimize - PixelPioneers
stephaniewalter
280
13k
Dealing with People You Can't Stand - Big Design 2015
cassininazir
364
22k
Fantastic passwords and where to find them - at NoRuKo
philnash
50
2.8k
Docker and Python
trallard
40
3k
Building Applications with DynamoDB
mza
90
6k
Bash Introduction
62gerente
608
210k
Imperfection Machines: The Place of Print at Facebook
scottboms
264
13k
Pencils Down: Stop Designing & Start Developing
hursman
119
11k
The World Runs on Bad Software
bkeepers
PRO
65
11k
jQuery: Nuts, Bolts and Bling
dougneiner
61
7.5k
Transcript
1 ゼロからわかる リザバーコンピューティング 黒瀧 悠太 コードとカクテル:GMOペパボのAIナイト - LT⼤忘年会 - 2023.12.14
2 ⾃⼰紹介 黒瀧 悠太 Yuta Kurotaki • SUZURI事業部シニアエンジニアリングリード • GMOインターネットグループ
デベロッパーエキスパート • リザバーコンピューティングに関する 勉強や開発をしている • SNS : @kurotaky • ⾳楽が好き、ドラマーです。
SUZURI 3
SUZURI 4
SUZURI 5
6 https://jab.tokyo/
7
8 アジェンダ 1. リザバーコンピューティングについて 2. エコーステートネットワーク概要 3. まとめ
リザバーコンピューティングについて • 時系列データの入力に対する 複雑な動的応答を生成する計算手法 • 波紋パターンは入力された時系列 情報を表し、リザバーによる状態変化 を分析することで、時系列データを認識 し解析する リザバーコンピューティングとは?
9 水面におはじきを投げ入れると、複雑な波紋が広がる 知 識の森 リザバーコンピューティング , 電子情報通信学会 . 時系列の入力をリザ バーに与えると、入力の 大きさや順序に応じた動 的な波紋のパターンが 生じる
リザバーコンピューティングについて 10 ニューラルネットワークとリザバーコンピューティング
リザバーコンピューティングについて 1986年 Jordan ネットワーク 1989年 Real-Time Recurrent Learning (RTRL) 1990年
Elman ネットワーク Backpropagation Through Time (BPTT) 1997年 ⻑‧短期記憶 (LSTM) 2001年 エコーステートネットワーク (ESN) 2002年 リキッドステートマシン (LSM) 2014年 ゲート付き回帰型ユニット (GRU) Recurrent Neural Network の歴史 11 リザバーコンピューティング|森北出版株式会社 , p.9 表1.1を参考に作成 Jaeger, GMD Report. 148, 34 (2001) Maass, et al. Neural Computation. 14, 11 (2002)
リザバーコンピューティングについて 深層学習 (Deep Neural Network) との違い 12 学習コスト 計算性能 リザバー
コンピューティング ESN、LSM リザバーコンピューティング|森北出版株式会社 , p.6 図 1.3 を参考に作成 線形学習器 線形回帰モデルなど ディープラーニングモ デル RNN、LSTM、GRU
エコーステートネットワーク概要 エコーステートネットワーク (ESN) 13 Introduction to Next Generation Reservoir Computing
https://www.youtube.com/watch?v=wbH4En-k5Gs
エコーステートネットワーク概要 Input Layer と Reservoir 14 入力層とリザバーの接続 ランダムで固定された 重みを持つ接続 リザバー内のニューロン
ランダムで固定された リカレント接続
エコーステートネットワーク概要 出力層 トレーニング可能な 出力重みを持つ Reservoir と Output Layer 15
エコーステートネットワーク概要 リッジ回帰の出⼒重みの導出過程 16 損失関数 損失関数を微分 Woutについて解く 正規化項 を加えた自己相関行列の逆行列を計算
エコーステートネットワーク概要 リードアウトのみ調整 ESNでは、リザバーから出力層への重みだけ調整される。その ため計算が速く、消費電力も少ない → エッジデバイスでの応用、環境に優しい など エコーステートネットワークの特徴 17
エコーステートネットワーク概要 医療: EEG, ECG, EMG, ⼼拍, 眼球運動など 画像: ⼿書き⽂字画像, 動画像
⾳声: 発話, ⾳響, ⾳楽 機械: モーター, ロボット その他にも応⽤例は沢⼭、物理リザバーもある リザバーコンピューティングの応⽤ 18
エコーステートネットワーク概要 サンプルプログラム 19 https://mantas.info/code/simple_esn/ Mackey-Glass 方程式 複雑で非線形な時間系列データをどの程度正確に予 測できるかをテスト
エコーステートネットワーク概要 サンプルプログラム 20
エコーステートネットワーク概要 resSizeでの⽐較 21 resSize = 50 resSize = 500
エコーステートネットワーク概要 resSize = 1000 22
エコーステートネットワーク概要 resSize = 10 23
エコーステートネットワーク概要 resSize = 10000 24 計算がおわりません! (発表に間に合わなさそうなので止めた)
エコーステートネットワーク概要 - ⾮線形系 - ⾮線形な振る舞いを⽰し、複雑なパターンや信号を処理 - エコーステート性 - リザバーの現在の状態は過去の入力に影響される -
時間が経つにつれ、その影響は消失 - ⾼次元 - より複雑なパターンの処理をおこなうため リザバーコンピューティングに求められる特性 25
まとめ • リザバーコンピューティングの概要 • エコーステートネットワークについて • リザバーコンピューティングの応⽤例について • サンプルプログラムを実⾏しての考察 まとめ
26
27 Thank you! We’re hiring!