We introduce a method for inferring and predicting latent states in the important and difficult case of state-space models where observations can only be simulated, and transition dynamics are unknown. In this setting, the likelihood of observations is not available and only synthetic observations can be generated from a black-box simulator. We propose a way of doing likelihood-free inference (LFI) of states and state prediction with a limited number of simulations. Our approach uses a multi-output Gaussian process for state inference, and a Bayesian Neural Network as a model of the transition dynamics for state prediction. We improve upon existing LFI methods for the inference task, while also accurately learning transition dynamics. The proposed method is necessary for modelling inverse problems in dynamical systems with computationally expensive simulations, as demonstrated in experiments with non-stationary user models.


翻译:在州-空间模型这一重要而困难的案例中,我们引入了一种推断和预测潜在状态的方法,这种方法只能模拟观测,而过渡动态则未知。在这个环境中,观测的可能性是不存在的,只能从黑盒模拟器中产生合成观测。我们建议了一种方法,用数量有限的模拟来进行州-空间模型的无概率推断和状态预测。我们的方法是使用多产出高萨进程进行州-推断,并使用巴耶西亚神经网络作为国家预测过渡动态的模型。我们改进了现有的LFI的推断工作方法,同时也准确地学习了过渡动态。拟议方法对于用计算成本昂贵的模拟模拟来模拟动态系统中的逆向问题来说是必要的,正如与非静止用户模型的实验所证明的那样。

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