Stochastic differential equations (SDEs) are used to describe a wide variety of complex stochastic dynamical systems. Learning the hidden physics within SDEs is crucial for unraveling fundamental understanding of these systems' stochastic and nonlinear behavior. We propose a flexible and scalable framework for training artificial neural networks to learn constitutive equations that represent hidden physics within SDEs. The proposed stochastic physics-informed neural ordinary differential equation framework (SPINODE) propagates stochasticity through the known structure of the SDE (i.e., the known physics) to yield a set of deterministic ODEs that describe the time evolution of statistical moments of the stochastic states. SPINODE then uses ODE solvers to predict moment trajectories. SPINODE learns neural network representations of the hidden physics by matching the predicted moments to those estimated from data. Recent advances in automatic differentiation and mini-batch gradient descent with adjoint sensitivity are leveraged to establish the unknown parameters of the neural networks. We demonstrate SPINODE on three benchmark in-silico case studies and analyze the framework's numerical robustness and stability. SPINODE provides a promising new direction for systematically unraveling the hidden physics of multivariate stochastic dynamical systems with multiplicative noise.


翻译:用于描述各种复杂的随机动态系统(SDEs)的Stochanic 差异方程式(SDEs) 。 在 SDEs 中学习隐藏的物理物理普通差异方程式(SPINODE), 通过SDE(即已知物理学)的已知结构来传播随机性, 以产生一套确定性代码, 描述这些系统的随机和非线性行为的时间变化。 我们提出一个灵活和可扩展的框架, 用于培训人造神经网络, 以学习代表SDEs内隐藏的物理的构形方程式。 拟议的Stochindical Squal diffical complical 等式框架(SPINODE), 通过已知的SDE(即已知物理学)结构, 以生成一套确定性代码, 描述这些系统的统计时刻演变过程。 SPINODE然后使用ODS 解析器预测时的瞬时轨图。 SPINODE通过将预测的时间和数据估计的时间相匹配的时段进行神经网络的描述。 将利用最新的自动区分和微梯度梯态的梯度梯度脱脱脱的梯度的精度脱的浮度导系统, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
72+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
纽约大学《深度学习》2021课程全部放出,LeCun主讲!
机器学习与推荐算法
2+阅读 · 2021年11月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年9月15日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月4日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
纽约大学《深度学习》2021课程全部放出,LeCun主讲!
机器学习与推荐算法
2+阅读 · 2021年11月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员