We study the problem of learning the law of linear stochastic partial differential equations (SPDEs) with additive Gaussian forcing from spatiotemporal observations. Most existing deep learning approaches either assume access to the driving noise or initial condition, or rely on deterministic surrogate models that fail to capture intrinsic stochasticity. We propose a structured latent-variable formulation that requires only observations of solution realizations and learns the underlying randomly forced dynamics. Our approach combines a spectral Galerkin projection with a truncated Wiener chaos expansion, yielding a principled separation between deterministic evolution and stochastic forcing. This reduces the infinite-dimensional SPDE to a finite system of parametrized ordinary differential equations governing latent temporal dynamics. The latent dynamics and stochastic forcing are jointly inferred through variational learning, allowing recovery of stochastic structure without explicit observation or simulation of noise during training. Empirical evaluation on synthetic data demonstrates state-of-the-art performance under comparable modeling assumptions across bounded and unbounded one-dimensional spatial domains.


翻译:本文研究从时空观测数据中学习具有加性高斯强迫的线性随机偏微分方程(SPDE)的统计规律问题。现有深度学习方法大多需要已知驱动噪声或初始条件,或依赖于无法捕捉内在随机性的确定性代理模型。我们提出一种结构化隐变量建模框架,仅需解的实现观测即可学习底层随机强迫动力学。该方法将谱伽辽金投影与截断Wiener混沌展开相结合,实现了确定性演化与随机强迫的原理性分离,从而将无限维SPDE约化为有限维参数化常微分方程组以控制隐式时间动力学。通过变分学习联合推断隐式动力学与随机强迫结构,使得在训练过程中无需显式观测或模拟噪声即可恢复随机特性。在合成数据上的实证评估表明,该方法在有界与无界一维空间域上,在可比较的建模假设下均取得了当前最优性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

贝叶斯机器学习前沿进展
机器学习研究会
21+阅读 · 2018年1月21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
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
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:06
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:31
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:49
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
13+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
6+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
相关VIP内容
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
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
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