The conditional Gaussian nonlinear system (CGNS) is a broad class of nonlinear stochastic dynamical systems. Given the trajectories for a subset of state variables, the remaining follow a Gaussian distribution. Despite the conditionally linear structure, the CGNS exhibits strong nonlinearity, thus capturing many non-Gaussian characteristics observed in nature through its joint and marginal distributions. Desirably, it enjoys closed analytic formulae for the time evolution of its conditional Gaussian statistics, which facilitate the study of data assimilation and other related topics. In this paper, we develop a martingale-free approach to improve the understanding of CGNSs. This methodology provides a tractable approach to proving the time evolution of the conditional statistics by deriving results through time discretization schemes, with the continuous-time regime obtained via a formal limiting process as the discretization time-step vanishes. This discretized approach further allows for developing analytic formulae for optimal posterior sampling of unobserved state variables with correlated noise. These tools are particularly valuable for studying extreme events and intermittency and apply to high-dimensional systems. Moreover, the approach improves the understanding of different sampling methods in characterizing uncertainty. The effectiveness of the framework is demonstrated through a physics-constrained, triad-interaction climate model with cubic nonlinearity and state-dependent cross-interacting noise.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

异构联邦学习在无人系统中的研究综述
专知会员服务
12+阅读 · 2025年5月25日
【2023新书】控制系统(建模、分析和设计),192页pdf
专知会员服务
84+阅读 · 2023年6月22日
【CPS】社会物理信息系统(CPSS)及其典型应用
产业智能官
16+阅读 · 2018年9月18日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
10+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
9+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
6+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
12+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
14+阅读 · 9月22日
战争不仅需要机器人:人类仍不可或缺
专知会员服务
6+阅读 · 9月21日
《描绘美国防部创新基础设施的未来蓝图》100页
专知会员服务
13+阅读 · 9月21日
相关VIP内容
异构联邦学习在无人系统中的研究综述
专知会员服务
12+阅读 · 2025年5月25日
【2023新书】控制系统(建模、分析和设计),192页pdf
专知会员服务
84+阅读 · 2023年6月22日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员