Motivated by bridging the simulation to reality gap in the context of safety-critical systems, we consider learning adversarially robust stability certificates for unknown nonlinear dynamical systems. In line with approaches from robust control, we consider additive and Lipschitz bounded adversaries that perturb the system dynamics. We show that under suitable assumptions of incremental stability on the underlying system, the statistical cost of learning an adversarial stability certificate is equivalent, up to constant factors, to that of learning a nominal stability certificate. Our results hinge on novel bounds for the Rademacher complexity of the resulting adversarial loss class, which may be of independent interest. To the best of our knowledge, this is the first characterization of sample-complexity bounds when performing adversarial learning over data generated by a dynamical system. We further provide a practical algorithm for approximating the adversarial training algorithm, and validate our findings on a damped pendulum example.


翻译:通过在安全临界系统中将模拟与现实差距联系起来,我们考虑为未知的非线性动态系统学习对抗性强的稳健稳定证书。根据强力控制方法,我们考虑干扰系统动态的添加剂和利普西茨捆绑对手。我们表明,根据对基础系统递增稳定性的适当假设,学习对抗性稳定证书的统计成本相当于学习名义稳定证书的不变因素。我们的结果取决于Rademacher对由此产生的对抗性损失类别的复杂性的新颖界限,这可能是独立感兴趣的。据我们所知,这是在对动态系统生成的数据进行对抗性学习时,对抽样复杂界限的首次定性。我们还提供了一种实用的算法,以适应对抗性培训算法,并验证我们关于悬浮的顶部模型的研究结果。

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