Partial differential equations (PDEs) fitting scientific data can represent physical laws with explainable mechanisms for various mathematically-oriented subjects. Most natural dynamics are expressed by PDEs with varying coefficients (PDEs-VC), which highlights the importance of PDE discovery. Previous algorithms can discover some simple instances of PDEs-VC but fail in the discovery of PDEs with coefficients of higher complexity, as a result of coefficient estimation inaccuracy. In this paper, we propose KO-PDE, a kernel optimized regression method that incorporates the kernel density estimation of adjacent coefficients to reduce the coefficient estimation error. KO-PDE can discover PDEs-VC on which previous baselines fail and is more robust against inevitable noise in data. In experiments, the PDEs-VC of seven challenging spatiotemporal scientific datasets in fluid dynamics are all discovered by KO-PDE, while the three baselines render false results in most cases. With state-of-the-art performance, KO-PDE sheds light on the automatic description of natural phenomenons using discovered PDEs in the real world.


翻译:部分差异方程式(PDEs) 符合科学数据可以代表物理法,具有各种数学导向主题的可解释机制。大多数自然动态由具有不同系数(PDEs-VC)的PDE(PDEs-VC)表示,这凸显了PDE发现的重要性。以前的算法可以发现一些PDEs-VC的简单实例,但由于系数估计不准确,发现PDEs的复杂系数较高,但未能发现PDEs。在本文中,我们提议KO-PDE(KO-PDE)是一种内核优化回归法,结合了相邻系数内核密度估计来减少系数估计错误。KO-PDE(KO-PDE)可以发现PDEs-VC,而先前的基线在哪些方面失败,而且对数据中不可避免的噪音更加有力。在实验中,七个具有挑战性的流体动态中随机科学数据集都是由KO-PDE发现的,而三个基线在多数情况下都得出虚假的结果。在现实世界中,KO-PDE(PDE)对自然现象进行自动描述。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
14+阅读 · 2021年5月21日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2018年10月16日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】决策树/随机森林深入解析
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年9月21日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月29日
Arxiv
6+阅读 · 2018年10月3日
Arxiv
3+阅读 · 2018年6月24日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2018年10月16日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】决策树/随机森林深入解析
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年9月21日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员