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从时间平均数据中稀疏学习动力系统的集成卡尔曼反演。 (英语) Zbl 07599603号

摘要:在学习中实施稀疏结构在数据驱动的动态系统发现领域取得了重大进展。然而,这种方法不仅需要获得动力系统状态的时间序列,还需要获得时间导数。在许多应用中,数据仅以时间平均值的形式提供,如矩和自相关函数。我们提出了一种稀疏学习方法,仅使用时间平均统计来发现定义(可能是随机或偏)微分方程的向量场。这种稀疏学习形式自然会导致一个非线性逆问题,我们将集成卡尔曼反演(EKI)方法应用于该问题。之所以选择EKI,是因为它可以根据二次优化问题的迭代解进行公式化;然后很容易强加稀疏性。然后,我们将基于EKI的稀疏学习方法应用于由随机微分方程(噪声Lorenz 63系统)、常微分方程(Lorenz 96系统和合并方程)和偏微分方程(Kuramoto-Sivashinsky方程)控制的各种示例。结果表明,时间平均统计可以用于使用稀疏EKI的数据驱动微分方程发现。提出的稀疏学习方法将数据驱动微分方程发现的范围扩展到以前具有挑战性的应用程序和数据获取场景。

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94轴 通信、信息
6200万 随机过程推断
65立方厘米 概率方法,随机微分方程
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