Neural ordinary differential equations (Neural ODEs) are an effective framework for learning dynamical systems from irregularly sampled time series data. These models provide a continuous-time latent representation of the underlying dynamical system where new observations at arbitrary time points can be used to update the latent representation of the dynamical system. Existing parameterizations for the dynamics functions of Neural ODEs limit the ability of the model to retain global information about the time series; specifically, a piece-wise integration of the latent process between observations can result in a loss of memory on the dynamic patterns of previously observed data points. We propose PolyODE, a Neural ODE that models the latent continuous-time process as a projection onto a basis of orthogonal polynomials. This formulation enforces long-range memory and preserves a global representation of the underlying dynamical system. Our construction is backed by favourable theoretical guarantees and in a series of experiments, we demonstrate that it outperforms previous works in the reconstruction of past and future data, and in downstream prediction tasks.


翻译:神经常微分方程(Neural ODEs)是从非均匀采样时间序列数据学习动力系统的有效框架。这些模型为潜在动力系统提供连续时间隐表示,其中任意时间点的新观测值可用于更新动力系统的隐表示。现有Neural ODEs动力函数的参数化方法限制了模型保留时间序列全局信息的能力;具体而言,观测值之间隐过程的逐段积分可能导致先前观测数据点动态模式的记忆丧失。我们提出PolyODE,一种将潜在连续时间过程建模为向正交多项式基投影的Neural ODE。该公式强制实现长程记忆并保留潜在动力系统的全局表示。我们的构造具有可靠的理论保证,通过一系列实验证明,该方法在重构过去与未来数据以及下游预测任务中均优于先前工作。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
129+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
47+阅读 · 2020年10月31日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9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
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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 · 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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月23日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
24+阅读 · 2022年2月4日
Arxiv
19+阅读 · 2021年2月4日
VIP会员
最新内容
《同步多无人机系统中的故障与通信》
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:23
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
7+阅读 · 7月28日
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
5+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
9+阅读 · 7月27日
相关VIP内容
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
129+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
47+阅读 · 2020年10月31日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9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
相关资讯
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
相关基金
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 · 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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员