The understanding and modeling of complex physical phenomena through dynamical systems has historically driven scientific progress, as it provides the tools for predicting the behavior of different systems under diverse conditions through time. The discovery of dynamical systems has been indispensable in engineering, as it allows for the analysis and prediction of complex behaviors for computational modeling, diagnostics, prognostics, and control of engineered systems. Joining recent efforts that harness the power of symbolic regression in this domain, we propose a novel framework for the end-to-end discovery of ordinary differential equations (ODEs), termed Grammar-based ODE Discovery Engine (GODE). The proposed methodology combines formal grammars with dimensionality reduction and stochastic search for efficiently navigating high-dimensional combinatorial spaces. Grammars allow us to seed domain knowledge and structure for both constraining, as well as, exploring the space of candidate expressions. GODE proves to be more sample- and parameter-efficient than state-of-the-art transformer-based models and to discover more accurate and parsimonious ODE expressions than both genetic programming- and other grammar-based methods for more complex inference tasks, such as the discovery of structural dynamics. Thus, we introduce a tool that could play a catalytic role in dynamics discovery tasks, including modeling, system identification, and monitoring tasks.


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《工程》是中国工程院(CAE)于2015年推出的国际开放存取期刊。其目的是提供一个高水平的平台,传播和分享工程研发的前沿进展、当前主要研究成果和关键成果;报告工程科学的进展,讨论工程发展的热点、兴趣领域、挑战和前景,在工程中考虑人与环境的福祉和伦理道德,鼓励具有深远经济和社会意义的工程突破和创新,使之达到国际先进水平,成为新的生产力,从而改变世界,造福人类,创造新的未来。 期刊链接:https://www.sciencedirect.com/journal/engineering
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