Reasoning system dynamics is one of the most important analytical approaches for many scientific studies. With the initial state of a system as input, the recent graph neural networks (GNNs)-based methods are capable of predicting the future state distant in time with high accuracy. Although these methods have diverse designs in modeling the coordinates and interacting forces of the system, we show that they actually share a common paradigm that learns the integration of the velocity over the interval between the initial and terminal coordinates. However, their integrand is constant w.r.t. time. Inspired by this observation, we propose a new approach to predict the integration based on several velocity estimations with Newton-Cotes formulas and prove its effectiveness theoretically. Extensive experiments on several benchmarks empirically demonstrate consistent and significant improvement compared with the state-of-the-art methods.


翻译:推理系统动力学是许多科学研究中最重要的分析方法之一。以系统的初始状态为输入,近期基于图神经网络(GNNs)的方法能够高精度地预测未来长时间的状态。尽管这些方法在建模系统的坐标和相互作用力时具有多样的设计,我们证明它们实际上共享一个通用范式,即学习速度在初始坐标与终端坐标之间的积分。然而,它们的被积函数关于时间是恒定的。受此观察启发,我们提出了一种基于牛顿-科特斯公式的多个速度估计来预测积分的新方法,并从理论上证明了其有效性。在多个基准上的广泛实验实证表明,与最前沿的方法相比,该方法具有一致且显著的改进。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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