Measurement noise is an integral part while collecting data of a physical process. Thus, noise removal is necessary to draw conclusions from these data, and it often becomes essential to construct dynamical models using these data. We discuss a methodology to learn differential equation(s) using noisy and irregular sampled measurements. In our methodology, the main innovation can be seen in the integration of deep neural networks with the neural ordinary differential equations (ODEs) approach. Precisely, we aim at learning a neural network that provides (approximately) an implicit representation of the data and an additional neural network that models the vector fields of the dependent variables. We combine these two networks by constraining using neural ODEs. The proposed framework to learn a model describing the vector field is highly effective under noisy measurements. The approach can handle scenarios where dependent variables are not available at the same temporal grid. Moreover, a particular structure, e.g., second-order with respect to time, can easily be incorporated. We demonstrate the effectiveness of the proposed method for learning models using data obtained from various differential equations and present a comparison with the neural ODE method that does not make any special treatment to noise.


翻译:在收集物理过程的数据时,测量噪音是一个不可分割的组成部分。因此,清除噪音对于从这些数据中得出结论是必要的,而且往往对于利用这些数据构建动态模型至关重要。我们讨论使用噪音和不规则抽样测量来学习差异方程式的方法。在我们的方法中,主要的创新体现在深神经网络与神经普通差异方程式(ODEs)方法的整合上。准确地说,我们的目标是学习一个神经网络,提供(约)隐含的数据表示,并增加一个神经网络,以模拟依赖变量的矢量场。我们通过使用神经观察器将这两个网络结合起来。在噪音测量下,学习描述矢量场模型的拟议框架非常有效。该方法可以处理在同一时间网格上无法提供依赖变量的情形。此外,可以很容易地纳入一个特定的结构,例如,与时间有关的第二顺序。我们展示了使用不同方程式获得的数据来学习模型的拟议方法的有效性,我们通过使用神经观察系统方法进行比较,而该方法不会对噪音作任何特殊处理。

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
70+阅读 · 2022年6月28日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
25+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3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
0+阅读 · 2015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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Neural Architecture Search without Training
Arxiv
10+阅读 · 2021年6月11日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
25+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3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
0+阅读 · 2015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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011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