Dynamic systems described by differential equations often involve feedback among system components. When there are time delays for components to sense and respond to feedback, delay differential equation (DDE) models are commonly used. This paper considers the problem of inferring unknown system parameters, including the time delays, from noisy and sparse experimental data observed from the system. We propose an extension of manifold-constrained Gaussian processes to conduct parameter inference for DDEs, whereas the time delay parameters have posed a challenge for existing methods that bypass numerical solvers. Our method uses a Bayesian framework to impose a Gaussian process model over the system trajectory, conditioned on the manifold constraint that satisfies the DDEs. For efficient computation, a linear interpolation scheme is developed to approximate the values of the time-delayed system outputs, along with corresponding theoretical error bounds on the approximated derivatives. Two simulation examples, based on Hutchinson's equation and the lac operon system, together with a real-world application using Ontario COVID-19 data, are used to illustrate the efficacy of our method.


翻译:由微分方程描述的动态系统通常涉及系统组件之间的反馈。当组件感知和响应反馈存在时间延迟时,通常采用延迟微分方程模型。本文考虑从系统观测到的噪声稀疏实验数据中推断未知系统参数(包括时间延迟)的问题。我们提出了流形约束高斯过程的一种扩展方法,用于对延迟微分方程进行参数推断,而时间延迟参数对现有绕过数值求解器的方法构成了挑战。我们的方法采用贝叶斯框架,在满足延迟微分方程的流形约束条件下,对系统轨迹施加高斯过程模型。为实现高效计算,我们开发了一种线性插值方案来近似时滞系统输出的值,并给出了近似导数的相应理论误差界。基于哈钦森方程和乳糖操纵子系统的两个仿真示例,以及使用安大略省新冠疫情数据的实际应用,共同验证了我们方法的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

Processing 是一门开源编程语言和与之配套的集成开发环境(IDE)的名称。Processing 在电子艺术和视觉设计社区被用来教授编程基础,并运用于大量的新媒体和互动艺术作品中。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+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
1+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
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月10日
VIP会员
最新内容
人工智能即服务与未来战争(印度视角)
专知会员服务
0+阅读 · 56分钟前
《美国战争部2027财年军事人员预算》
专知会员服务
0+阅读 · 今天7:44
伊朗战争中的电子战
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:04
大语言模型平台在国防情报应用中的对比
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:12
美海军“超配项目”
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:13
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 4月21日
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
7+阅读 · 4月21日
相关VIP内容
相关资讯
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+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
1+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