Dinamiche Disordinate in Alte Dimensioni: Connessioni con Matrici Casuali e Machine Learning

Dinamiche Disordinate in Alte Dimensioni: Connessioni con Matrici Casuali e Machine Learning

Un nuovo studio esplora le dinamiche dei sistemi ad alta dimensionalità, guidati da matrici casuali, con particolare attenzione alle applicazioni nei modelli di apprendimento e generalizzazione nel machine learning. L’articolo, pubblicato su arXiv (arXiv:2601.01010v2), utilizza metodi come la teoria del campo medio dinamico (DMFT) e gli integrali di percorso per analizzare il comportamento di questi sistemi complessi.

La ricerca si concentra su come caratterizzare il comportamento di un sistema ad alta dimensionalità come un processo stocastico per ogni singolo sito del sistema. La DMFT, un framework flessibile, permette di descrivere il sistema attraverso funzioni di correlazione e risposta a due tempi. Vengono esplorate le connessioni tra i risolventi di matrici casuali e la risposta DMFT per sistemi lineari tempo-invarianti. L’applicazione di questi concetti a modelli di machine learning, come il gradient flow, il stochastic gradient descent e le reti neurali lineari profonde, permette di analizzare le decomposizioni di bias e varianza.

Lo studio indaga anche come i sistemi lineari guidati da matrici casuali non hermitiane possono mostrare curve di perdita non monotone durante l’addestramento, a differenza delle matrici hermitiane con spettri simili. Infine, fornisce descrizioni asintotiche delle dinamiche di perdita per reti neurali lineari profonde inizializzate casualmente, addestrate con dati ad alta dimensionalità. In questo caso, la struttura di invarianza temporale si perde e i pesi degli strati nascosti sono caratterizzati come matrici casuali a picchi.


Paper: ArXiv.org

Apprendimento della microstruttura nella materia attiva

Apprendimento della microstruttura nella materia attiva

Un nuovo studio pubblicato su arXiv (2601.05894v1) affronta una sfida aperta nella fisica statistica del non equilibrio: la comprensione della microstruttura attraverso espressioni in forma chiusa. La ricerca propone un metodo innovativo che combina simulazioni a risoluzione di particella, reti neurali profonde e regressione simbolica per prevedere la funzione di correlazione di coppia di particelle passive e attive. I risultati analitici ottenuti concordano strettamente con le simulazioni della dinamica browniana, anche a frazioni di impacchettamento relativamente grandi e per attività elevate.

Il metodo proposto si distingue per la sua ampia applicabilità e l’efficienza computazionale. Può essere utilizzato per migliorare il potere predittivo delle teorie dei continui di non equilibrio e per la progettazione della formazione di modelli. La ricerca apre nuove prospettive nella comprensione e nella modellizzazione dei sistemi complessi, offrendo uno strumento versatile per lo studio della materia attiva. L’approccio innovativo potrebbe avere un impatto significativo nello sviluppo di nuovi materiali e tecnologie basate sulla auto-organizzazione delle particelle.


Paper: ArXiv.org