Stochastic dynamical systems are ubiquitous in physics, biology, and engineering, where both deterministic drifts and random fluctuations govern system behavior. Learning these dynamics from data is particularly challenging in high-dimensional settings with complex, correlated, or state-dependent noise. We introduce a noise-aware system identification framework that jointly recovers the deterministic drift and full noise structure directly from the trajectory data, without requiring prior assumptions on the noise model. Our method accommodates a broad class of stochastic dynamics, including colored and multiplicative noise, that scales efficiently to high-dimensional systems, and accurately reconstructs the underlying dynamics. Numerical experiments on diverse systems validate the approach and highlight its potential for data-driven modeling in complex stochastic environments.


翻译:随机动力系统在物理学、生物学和工程学中普遍存在,其系统行为由确定性漂移和随机涨落共同支配。在具有复杂、相关或状态依赖噪声的高维场景下,从数据中学习此类动力学尤为困难。本文提出一种噪声感知的系统辨识框架,能够直接从轨迹数据中联合恢复确定性漂移与完整的噪声结构,无需预先对噪声模型进行假设。该方法适用于包括有色噪声与乘性噪声在内的广泛随机动力学类别,可高效扩展至高维系统,并能精确重构底层动力学。在不同系统上的数值实验验证了该方法的有效性,并凸显了其在复杂随机环境中进行数据驱动建模的潜力。

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