Revealing hidden dynamics from the stochastic data is a challenging problem as randomness takes part in the evolution of the data. The problem becomes exceedingly complex when the trajectories of the stochastic data are absent in many scenarios. Here we present an approach to effectively modeling the dynamics of the stochastic data without trajectories based on the weak form of the Fokker-Planck (FP) equation, which governs the evolution of the density function in the Brownian process. Taking the collocations of Gaussian functions as the test functions in the weak form of the FP equation, we transfer the derivatives to the Gaussian functions and thus approximate the weak form by the expectational sum of the data. With a dictionary representation of the unknown terms, a linear system is built and then solved by the regression, revealing the unknown dynamics of the data. Hence, we name the method with the Weak Collocation Regression (WCK) method for its three key components: weak form, collocation of Gaussian kernels, and regression. The numerical experiments show that our method is flexible and fast, which reveals the dynamics within seconds in multi-dimensional problems and can be easily extended to high-dimensional data such as 20 dimensions. WCR can also correctly identify the hidden dynamics of the complex tasks with variable-dependent diffusion and coupled drift, and the performance is robust, achieving high accuracy in the case with noise added.


翻译:从随机性功能合用高斯函数作为FP等式微弱形式的测试函数,因此问题变得极其复杂。当许多情况中缺少随机性数据的轨迹时,问题就变得非常复杂。这里我们展示了一种基于Fokker-Planck(FP)等式的薄弱形式,以Fokker-Planck(FP)等式的微弱形式为基础,对随机性数据动态进行有效建模,而没有轨迹性数据动态进行模拟,而没有轨迹,以Fokker-Planck(FP)等式(Fokker-Planck)等式(FP)等式的微弱形式为基础,指导Brownian进程密度功能的演进。以高密度形式、高密度内高密度内核内核和倒退为测试函数的测试函数,我们将衍生物转移到高密度和高密度的形态,从而通过数据动态的字典显示我们的方法是灵活和快速的,从而能够以高密度的方式在20秒内实现高度的动态。

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