Число локальных аттракторов безмасштабных сетей Хопфилда

Бесплатный доступ

Рассматриваются оценки числа локальных аттракторов для модели Хопфилда с непрерывными состояниями, непрерывным временем и с графом взаимодействия, имеющим безмасштабную структуру. Число локальных аттракторов Na определяет размер памяти (емкость) сети и является важнейшей характеристикой сети. Проблеме оценки Na было уделено большое внимание, но в основном рассматривались булевские модели такого типа или модели с симметричным взаимодействием. Во втором случае емкость пропорциональна числу нейронов N. Мы получаем оценку максимального значения Na, которая содержит характеристики графа взаимодействия сети. Из нее следует, что емкость может расти как функция exp(cNa), где c, a - положительные числа. Далее с помощью компьютерных симуляций найдена связь между Na и числом центров (сильно связанных нейронов) в сети. При помощи регрессии получена формула для емкости как функции числа центров. Показано, что логарифм емкости пропорционален числу центров, а число центров пропорционально корню N. Результаты могут иметь приложения к проблемам создания моделей ассоциативной памяти и к моделированию морфогенеза с помощью генетических сетей.

Еще

Нейронные сети, модель хопфилда, безмасштабные сети, емкость сети, аттрактор

Короткий адрес: https://sciup.org/147155078

IDR: 147155078   |   DOI: 10.14529/ctcr150401

Список литературы Число локальных аттракторов безмасштабных сетей Хопфилда

  • Jeong H., Mason S. P., Barabasi A.L., Otvai Z.N. Lethality and Centrality in Protein Networks. Nature, 2001, vol. 411, pp. 41-42. DOI: DOI: 10.1038/35075138
  • Lesne A. Complex Networks: from Graph Theory to Biology. Letters in Mathematical Physics, 2006, vol. 78, pp. 235-262. DOI: DOI: 10.1007/s11005-006-0123-1
  • Albert R., Barabasi A.L. Statistical Mechanics of Complex Networks. Reviews of Modern Phy¬sics, 2002, vol. 74, pp. 47-97. DOI: DOI: 10.1103/RevModPhys.74.47
  • Li X., Cassidy J., Reinke C.A., Fischboeck S., Carthew R.W. A MicroRNA Imparts Robustness against Environmental Fluctuation during Development. Cell, 2009, pp. 273-282.
  • Bascompte J. Networks in Ecology. Basic and Applied Ecology, 2007, vol. 8, pp. 485-490. DOI: DOI: 10.1016/j.baae.2007.06.003
  • Hirsch M. W., and Smith H. L. Competitive and Cooperative Systems: a Mini-review. Positive Systems, Lecture Notes in Control and Information Sciences, 2003, vol. 294, pp. 183-190. DOI: DOI: 10.1007/978-3-540-44928-7_25
  • Hirsch M. W., Stability and Convergence in Strongly Monotone Dynamical Systems. Journal Fur Die Reine Und Angewandte Mathematik, 1988, vol. 383, pp. 1-58.
  • Aldana M. Boolean Dynamics of Networks with Scale-free Topology. Physica D: Nonlinear Phenomena, 2003, vol. 185, pp. 45-66. DOI: DOI: 10.1016/S0167-2789(03)00174-X
  • Hopfield J. Neural Networks and Physical Systems with Emergent Collective Computational Abilities. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 1982, vol. 79, pp. 2554-2558.
  • He L., Hannon G.J. MicroRNAs: Small RNAs with a Big Role in Gene Regulation. Nature Reviews Genetics, 2004, vol. 7, pp. 522-31. DOI: DOI: 10.1038/nrg1379
  • Manu, Surkova S., Spirov A.V., Gursky V.V., Janssens H., Radulescu O., Samsonova M., Sharp D.H., Reinitz J. Canalization of Gene Expression in the Drosophila Blastoderm by Gap Gene Cross Regulation. Plos Biology, 2009, vol. 49, pp. 591-602. DOI: DOI: 10.1371/journal.pbio.1000049
  • Ruelle D. Elements of Differentiable Dynamics and Bifurcation Theory. Academy Press, 1989, p. 32-43.
  • Vakulenko S., Radulescu O. Flexible and Robust Networks. Fundamental Informatica, 2012, vol. 119, pp. 1-25. DOI: DOI: 10.1142/s0219720012410119
  • Kauffman S.A. Metabolic Stability and Epigenesis in Randomly Constructed Nets. Journal of Theoretical Biology, 1969, vol. 22, pp. 437-467. DOI: DOI: 10.1016/0022-5193(69)90015-0
  • Samuelsson B. and Troein C., Superpolynomial Growth in the Number of Attractors in Kauffman Networks. Physical Review Letters, 2003, vol. 90, no. 3, pp. 098701-1-098701-4.
  • Vakulenko S.A. A System of Coupled Oscillators Can Have Arbitrary Prescribed Attractors. Journal of Physics A: Mathematical and General, 1994, vol. 7, pp. 2335-2349. DOI: DOI: 10.1088/0305-4470/27/7/015
  • Vakulenko S., Dissipative Systems Generating any Structurally Stable Chaos. Advances in Difference Equations, 2000, vol. 5, pp. 42-80.
Еще
Статья научная