Remote state monitoring over wireless is envisaged to play a pivotal role in enabling beyond 5G applications ranging from remote drone control to remote surgery. One key challenge is to identify the system dynamics that is non-linear with a large dimensional state. To obviate this issue, in this article we propose to train an autoencoder whose encoder and decoder are split and stored at a state sensor and its remote observer, respectively. This autoencoder not only decreases the remote monitoring payload size by reducing the state representation dimension, but also learns the system dynamics by lifting it via a Koopman operator, thereby allowing the observer to locally predict future states after training convergence. Numerical results under a non-linear cart-pole environment demonstrate that the proposed split learning of a Koopman autoencoder can locally predict future states, and the prediction accuracy increases with the representation dimension and transmission power.


翻译:对无线的远程状态监测预计将在使从远程无人机控制到远程外科手术等5G应用超过5G应用方面发挥关键作用。一个关键的挑战是如何确定非线性和非线性且具有大维状态的系统动态。为避免这一问题,在本篇文章中,我们提议培训一个自动编码器,其编码器和解码器被分割并分别储存在州传感器及其远程观察者手中。 这个自动编码器不仅通过减少州代表性的维度来降低远程监测有效载荷的大小,而且还通过一个库普曼操作器提升系统动态,从而让观察员在培训趋同后对未来状态进行本地预测。 非线性电车-电极环境中的数值结果表明,拟议对Koopman自动编码器的分解学习可以局部预测未来状态,预测精确度随着代表性维度和传输能力而提高。

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