Differential equations based on physical principals are used to represent complex dynamic systems in all fields of science and engineering. Through repeated use in both academics and industry, these equations have been shown to represent real-world dynamics well. Since the true dynamics of these complex systems are generally unknown, learning the governing equations can improve our understanding of the mechanisms driving the systems. Here, we develop a Bayesian approach to data-driven discovery of non-linear spatio-temporal dynamic equations. Our approach can accommodate measurement noise and missing data, both of which are common in real-world data, and accounts for parameter uncertainty. The proposed framework is illustrated using three simulated systems with varying amounts of observational uncertainty and missing data and applied to a real-world system to infer the temporal evolution of the vorticity of the streamfunction.


翻译:基于物理本能的不同方程式被用来代表科学和工程所有领域的复杂动态系统。通过在学术界和工业界的反复使用,这些方程式被证明代表了真实世界的动态。由于这些复杂系统的真实动态一般是未知的,因此,学习治理方程式可以增进我们对系统驱动机制的理解。在这里,我们开发了一种以数据驱动的方式发现非线性瞬时动态方程式。我们的方法可以容纳测量噪音和缺失的数据,两者在现实世界数据中都是常见的,并且可以说明参数的不确定性。拟议的框架用三种模拟系统加以说明,这些系统具有不同数量的观测不确定性和缺失数据,并应用于现实世界系统,以推断流函数的多变性的时变。

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