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Knob: Physik‑inspiriertes Gating‑Interface für interpretierbare neuronale Dynamik

Knob verbindet tiefes Lernen mit klassischer Regelungstechnik, indem es die Gating‑Dynamik neuronaler Netzwerke mit einem zweiten‑Ordnung‑mechanischen System abbildet. Durch diese Verbindung entsteht ein anpassbares „Si…

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  • Knob verbindet tiefes Lernen mit klassischer Regelungstechnik, indem es die Gating‑Dynamik neuronaler Netzwerke mit einem zweiten‑Ordnung‑mechanischen System abbildet.
  • Durch diese Verbindung entsteht ein anpassbares „Sicherheitsventil“, das die Modellverhalten in Echtzeit steuern kann.
  • Die Kernidee ist die Zuordnung der physikalischen Parameter Dämpfungs­ratio (ζ) und Eigen­frequenz (ωₙ) zu neuronalen Gate‑Werten.

Knob verbindet tiefes Lernen mit klassischer Regelungstechnik, indem es die Gating‑Dynamik neuronaler Netzwerke mit einem zweiten‑Ordnung‑mechanischen System abbildet. Durch diese Verbindung entsteht ein anpassbares „Sicherheitsventil“, das die Modellverhalten in Echtzeit steuern kann.

Die Kernidee ist die Zuordnung der physikalischen Parameter Dämpfungs­ratio (ζ) und Eigen­frequenz (ωₙ) zu neuronalen Gate‑Werten. Ein logit‑basiertes, konvexes Fusionsverfahren wirkt dabei wie eine temperaturabhängige Skalierung, die die Modell­vertrauen besonders dann reduziert, wenn verschiedene Modellzweige widersprüchliche Vorhersagen liefern.

Knob ermöglicht einen Dual‑Modus‑Inference‑Ansatz: Für klassische, unabhängige und identisch verteilte Aufgaben wird das Standard‑i.i.d. Verfahren genutzt, während bei kontinuierlichen Datenströmen ein zustands­erhaltender Modus aktiviert wird. Betreuer können Stabilität und Sensitivität über vertraute physikalische Analoga feinjustieren.

Der Beitrag konzentriert sich auf die Demonstration des Konzepts und die Validierung der regelungstheoretischen Eigenschaften, anstatt aktuelle Kalibrierungs­Standards zu übertreffen. Experimente auf dem CIFAR‑10‑C‑Datensatz zeigen, dass die Kalibrierungs­Mechanik funktioniert und die Gate‑Antworten im kontinuierlichen Modus den erwarteten dynamischen Charakter aufweisen.

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