We develop an all-at-once modeling framework for learning systems of ordinary differential equations (ODE) from scarce, partial, and noisy observations of the states. The proposed methodology amounts to a combination of sparse recovery strategies for the ODE over a function library combined with techniques from reproducing kernel Hilbert space (RKHS) theory for estimating the state and discretizing the ODE. Our numerical experiments reveal that the proposed strategy leads to significant gains in terms of accuracy, sample efficiency, and robustness to noise, both in terms of learning the equation and estimating the unknown states. This work demonstrates capabilities well beyond existing and widely used algorithms while extending the modeling flexibility of other recent developments in equation discovery.


翻译:本文提出了一种"一体化"建模框架,用于从稀缺、不完整且含噪声的状态观测数据中学习常微分方程系统。该方法将针对函数库的常微分方程稀疏恢复策略,与再生核希尔伯特空间理论中的状态估计及方程离散化技术相结合。数值实验表明,所提策略在方程学习和未知状态估计两方面,均能显著提升精度、样本效率及噪声鲁棒性。本工作不仅展现了远超现有主流算法的性能,同时拓展了近期方程发现研究中其他方法的建模灵活性。

0
下载
关闭预览

相关内容

《通信和导航中的优化算法设计》美国空军研究实验室
专知会员服务
40+阅读 · 2022年8月19日
机器学习组合优化
专知会员服务
110+阅读 · 2021年2月16日
专知会员服务
46+阅读 · 2020年7月29日
从动力学角度看优化算法:GAN的第三个阶段
PaperWeekly
11+阅读 · 2019年5月13日
机器学习中的最优化算法总结
人工智能前沿讲习班
22+阅读 · 2019年3月22日
详解GAN的谱归一化(Spectral Normalization)
PaperWeekly
11+阅读 · 2019年2月13日
稀疏性的3个优势 -《稀疏统计学习及其应用》
遇见数学
15+阅读 · 2018年10月24日
干货|掌握机器学习数学基础之优化[1](重点知识)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月19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
1+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
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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
最新“指挥控制”领域出版物合集(16份)
专知会员服务
6+阅读 · 4月12日
面向军事作战需求开发的人工智能(RAIMOND)
专知会员服务
12+阅读 · 4月12日
远程空中优势:新一代超视距导弹的兴起
专知会员服务
2+阅读 · 4月12日
大语言模型溯因推理的统一分类学与综述
专知会员服务
2+阅读 · 4月12日
相关资讯
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
1+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
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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员