Dynamical systems see widespread use in natural sciences like physics, biology, chemistry, as well as engineering disciplines such as circuit analysis, computational fluid dynamics, and control. For simple systems, the differential equations governing the dynamics can be derived by applying fundamental physical laws. However, for more complex systems, this approach becomes exceedingly difficult. Data-driven modeling is an alternative paradigm that seeks to learn an approximation of the dynamics of a system using observations of the true system. In recent years, there has been an increased interest in data-driven modeling techniques, in particular neural networks have proven to provide an effective framework for solving a wide range of tasks. This paper provides a survey of the different ways to construct models of dynamical systems using neural networks. In addition to the basic overview, we review the related literature and outline the most significant challenges from numerical simulations that this modeling paradigm must overcome. Based on the reviewed literature and identified challenges, we provide a discussion on promising research areas.


翻译:动态系统在物理、生物学、化学等自然科学以及诸如电路分析、计算流动态和控制等工程学科中广泛使用。对于简单系统来说,关于动态的不同方程式可以通过应用基本物理法来得出。然而,对于更复杂的系统来说,这种办法变得极为困难。数据驱动模型是一种替代模式,它寻求利用对真实系统的观测了解系统动态的近似情况。近年来,人们越来越关注数据驱动模型技术,特别是神经网络,事实证明它为解决一系列广泛任务提供了有效的框架。本文对利用神经网络构建动态系统模型的不同方法进行了调查。除了基本概览外,我们还审查了相关的文献,并概述了这一模型模型模型必须克服的数字模拟中最重要的挑战。根据所审查的文献和查明的挑战,我们讨论了有希望的研究领域。

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