The successful application of modern machine learning for time series classification is often hampered by limitations in quality and quantity of available training data. To overcome these limitations, domain knowledge can be leveraged in the form of parameterised mechanistic dynamical models, whereby time series observations may be represented as instances of a predefined class of dynamical systems. Provided the dynamical models are interpretable in terms of domain-specific variables and their dynamic interaction, the learning process becomes interpretable as well and enables the modeller to handle sparsely and irregularly sampled data naturally. However, the internal processes of a dynamical model are often only partially observed. This can lead to ambiguity regarding which particular model realization best explains a given time series observation. This problem is well-known in the literature, and a dynamical model with this issue is referred to as structurally unidentifiable. Training a classifier that ignores knowledge about a structurally unidentifiable dynamical model can negatively influence classification performance. To address this issue, we employ structural identifiability analysis to explicitly relate parameter configurations that are associated with identical system outputs. Using the derived relations in classifier training, we demonstrate that this method significantly improves the classifier's ability to generalize to unseen data on a number of example models from the biomedical domain. This effect is especially pronounced when the number of training instances is limited. Our results demonstrate the importance of structural identifiability, a topic that has received relatively little attention from the machine learning community.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【知识图谱】知识图谱+人工智能=新型网络信息体系
产业智能官
14+阅读 · 2018年11月18日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
23+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
3+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
12+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
10+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
10+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
14+阅读 · 10月13日
相关VIP内容
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
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
23+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
3+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
12+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员