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Two-shot learning of multiple strange attractors

Köglmayr, Daniel und Spahic, Miralem und Flynn, Andrew und Räth, Christoph (2026) Two-shot learning of multiple strange attractors. Neural Networks. Elsevier. doi: 10.1016/j.neunet.2026.109209. ISSN 0893-6080.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Kurzfassung

The brain combines short- and long-term memory to process, store, and recall multiple different pieces of information. Inspired by this and recent results on multifunctional and parameter-aware learning, we extend a new machine learning technique that combines short- and long-term memory units, specifically, a system consisting of a next-generation reservoir computer (NGRC) and extremely randomized trees (ERT), to process, store, and recall multiple different strange attractors. We train the combined NGRC+ERT system using a two-shot learning approach which significantly improves performance by filtering out unnecessary features, thereby avoiding extensive hyperparameter optimization. We first show that an NGRC+ERT system achieves highly accurate reconstruction of the short- and long-term dynamics of both the Lorenz and Halvorsen chaotic attractors when using an exponential filtering scheme. We validate these findings by training the NGRC+ERT system to reconstruct 16 different attractors and show that sufficient index-based separation in feature space suppresses unwanted switching dynamics, thus stabilizing long-term memory recall. Finally, we identify that defects in short-term memory processing can provoke failure modes in long-term memory recall resulting in confabulation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225128/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Two-shot learning of multiple strange attractors
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Köglmayr, DanielDaniel.Koeglmayr (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-6712-2093217823093
Spahic, MiralemLudwig-Maximilians-Universität (LMU)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Flynn, AndrewSchool of Mathematical Sciences, University College CorkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Räth, ChristophChristoph.Raeth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2026
Erschienen in:Neural Networks
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.neunet.2026.109209
Verlag:Elsevier
ISSN:0893-6080
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Reservoir computing; Machine learning; Chaotic systems; Attractor reconstruction; Multifunctionality; Extremely randomized trees
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Digitalisierung
DLR - Forschungsgebiet:D KIZ - Künstliche Intelligenz
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):D - Kurzstudien [KIZ]
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für KI-Sicherheit
Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Funktionale Granulate und Komposite
Hinterlegt von: Köglmayr, Daniel
Hinterlegt am:16 Jun 2026 13:47
Letzte Änderung:19 Jun 2026 10:33

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