The Koopman operator has been widely used for time-series prediction in dynamical systems. However, prior work that learns latent ``Koopman spaces'' using neural networks often did not construct a valid Koopman space for forecasting, as these representations may be mathematically inconsistent with the operator-theoretic formulation and fail to capture the intrinsic low-rank structure of system dynamics. To address this issue, we introduce K$^2$SVD, a method that explicitly learns the leading singular functions of the Koopman operator by optimizing a Hilbert-Schmidt objective. This yields a well-defined low-rank approximation of the Koopman operator with an interpretable linear combination, featuring a compact latent space with less than $10\%$ of the dimensions used in previous work. In the learned Koopman space, K$^2$SVD further captures temporal evolution with a linear Gaussian state-space model and performs inference via Kalman filtering, mitigating noise accumulation during multi-step prediction. Empirical results show that K$^2$SVD outperforms state-of-the-art methods across multiple datasets, with significantly faster prediction speeds and lower computational cost than previous efficiency-focused models. This highlights the benefits of principled low-rank Koopman representations and opens up broader potential for applications.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《多体环境下定位导航授时(PNT)系统研究》228页
专知会员服务
18+阅读 · 2025年8月18日
深度学习和基础模型在时间序列预测中的综述
专知会员服务
51+阅读 · 2024年1月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
【Manning新书】MLOps工程规模化,344页pdf
专知
24+阅读 · 2022年5月4日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
基于 Keras 用 LSTM 网络做时间序列预测
R语言中文社区
21+阅读 · 2018年8月6日
基于 Keras 用深度学习预测时间序列
R语言中文社区
23+阅读 · 2018年7月27日
教程 | 基于Keras的LSTM多变量时间序列预测
机器之心
20+阅读 · 2017年10月30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
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 · 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
VIP会员
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
4+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
《多体环境下定位导航授时(PNT)系统研究》228页
专知会员服务
18+阅读 · 2025年8月18日
深度学习和基础模型在时间序列预测中的综述
专知会员服务
51+阅读 · 2024年1月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
【Manning新书】MLOps工程规模化,344页pdf
专知
24+阅读 · 2022年5月4日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
基于 Keras 用 LSTM 网络做时间序列预测
R语言中文社区
21+阅读 · 2018年8月6日
基于 Keras 用深度学习预测时间序列
R语言中文社区
23+阅读 · 2018年7月27日
教程 | 基于Keras的LSTM多变量时间序列预测
机器之心
20+阅读 · 2017年10月30日
相关基金
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
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 · 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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员