Time-delay embedding is a powerful technique for reconstructing the dynamics of nonlinear systems. However, the reconstruction map is not always an embedding, a condition rarely verified in practice. When the reconstruction map is non-injective, multiple latent states may map to the same reconstructed state, leading to multi-valued $n$-step evolution. Consequently, the induced system no longer admits a deterministic closure, and the dispersion of future trajectories leads to ambiguity. In this work, we establish a measure-theoretic framework to quantify the ambiguity induced by multi-valued evolution and introduce intrinsic stochasticity to quantify the ambiguity over a finite horizon. For numerical implementation, we use the $k$-nearest-neighbor estimator to approximate intrinsic stochasticity under finite-resolution and finite-sampling settings. Numerical experiments on the synthetic and real-world datasets are consistent with the expectation: reconstructions closer to deterministic closure tend to produce lower scores, and deterministic predictors that take reconstructions with lower empirical closure scores as input are associated with lower rollout errors, suggesting that intrinsic stochasticity provides a new perspective for understanding failures of reconstruction and serves as a diagnostic for selecting reconstruction maps.


翻译:时间延迟嵌入是重构非线性系统动力学的一种强大技术。然而,重构映射并不总是嵌入,这一条件在实践中很少得到验证。当重构映射非单射时,多个潜状态可能映射到同一个重构状态,导致多值的$n$步演化。因此,诱导系统不再允许确定性封闭,未来轨迹的离散性会导致模糊性。在这项工作中,我们建立了一个测度论框架来量化多值演化所导致的模糊性,并引入内在随机性来量化有限时间范围内的模糊性。在数值实现中,我们使用$k$近邻估计量来近似有限分辨率和有限采样设置下的内在随机性。在合成和真实数据集上的数值实验与预期一致:更接近确定性封闭的重构倾向于产生更低的得分,而将具有较低经验封闭得分的重构作为输入的确定性预测器与更低的展开误差相关,这表明内在随机性为理解重构失败提供了新视角,并可作为选择重构映射的诊断工具。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
【ICML2025】用于概率时间序列预测的非平稳扩散方法
专知会员服务
10+阅读 · 2025年5月10日
【博士论文】深度神经网络的元学习损失函数,184页pdf
专知会员服务
22+阅读 · 2024年6月17日
专知会员服务
65+阅读 · 2021年4月11日
【课程推荐】 深度学习中的几何(Geometry of Deep Learning)
专知会员服务
59+阅读 · 2019年11月10日
最新《动态网络嵌入》综述论文,25页pdf
专知
37+阅读 · 2020年6月17日
神经网络的损失函数为什么是非凸的?
极市平台
12+阅读 · 2019年9月26日
从信息论的角度来理解损失函数
深度学习每日摘要
17+阅读 · 2019年4月7日
从信息瓶颈理论一瞥机器学习的“大一统理论”
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 · 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
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
Arxiv
0+阅读 · 5月12日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 25分钟前
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 27分钟前
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
2+阅读 · 39分钟前
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 59分钟前
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 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 · 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
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