論文の概要: Boltzmann Classifier: A Thermodynamic-Inspired Approach to Supervised Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.06753v1
- Date: Sat, 10 May 2025 20:54:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-13 20:21:49.025132
- Title: Boltzmann Classifier: A Thermodynamic-Inspired Approach to Supervised Learning
- Title（参考訳）: Boltzmann Classifier: 教師付き学習に対する熱力学に着想を得たアプローチ
- Authors: Muhamed Amin, Bernard R. Brooks,
- Abstract要約: 本稿ではボルツマン分布の根底にある熱力学原理に着想を得た新しい分類アルゴリズムボルツマンを提案する。
提案手法は,入力サンプルとクラス固有セントロイドの特徴的偏差から得られるエネルギー関数に基づいて,各クラスに対する確率的推定値を算出する。
結果として生じる確率は、統計力学で用いられるボルツマン分布に類似したクラス間で正規化された指数的負エネルギーに比例する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a novel classification algorithm, the Boltzmann Classifier, inspired by the thermodynamic principles underlying the Boltzmann distribution. Our method computes a probabilistic estimate for each class based on an energy function derived from feature-wise deviations between input samples and class-specific centroids. The resulting probabilities are proportional to the exponential negative energies, normalized across classes, analogous to the Boltzmann distribution used in statistical mechanics. In addition, the KT variable can be used to allow the high energy states to be more accessible, which allows the tuning of their probabilities as needed. We evaluate the model performance on several datasets from different applications. The model achieves a high accuracy, which indicates that the Boltzmann Classifier is competitive with standard models like logistic regression and k-nearest neighbors while offering a thermodynamically motivated probabilistic interpretation. our classifier does not require iterative optimization or backpropagation and is thus computationally efficient and easy to integrate into existing workflows. This work demonstrates how ideas from physics can inform new directions in machine learning, providing a foundation for interpretable, energy-based decision-making systems.
- Abstract（参考訳）: 本稿ではボルツマン分布の根底にある熱力学原理に着想を得た新しい分類アルゴリズムボルツマン分類法を提案する。
提案手法は,入力サンプルとクラス固有セントロイドの特徴的偏差から得られるエネルギー関数に基づいて,各クラスに対する確率的推定値を算出する。
結果として生じる確率は、統計力学で用いられるボルツマン分布に類似したクラス間で正規化された指数的負エネルギーに比例する。
さらに、KT変数は高エネルギー状態がよりアクセスしやすくするために使用することができ、必要に応じて確率のチューニングを可能にする。
異なるアプリケーションから複数のデータセット上でモデル性能を評価する。
このモデルは高い精度を達成し、ボルツマン分類器は熱力学的に動機付けられた確率論的解釈を提供しながら、ロジスティック回帰やk-アネレスト近傍の標準的なモデルと競合することを示す。
我々の分類器は反復最適化やバックプロパゲーションを必要としないので、計算効率が良く、既存のワークフローに簡単に統合できます。
この研究は、物理学からのアイデアが機械学習の新たな方向性をどう伝えるかを示し、解釈可能なエネルギーベースの意思決定システムの基礎を提供する。
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