Koopman operators provide a linear framework for data-driven analyses of nonlinear dynamical systems, but their infinite-dimensional nature presents major computational challenges. In this article, we offer an introductory guide to Koopman learning, emphasizing rigorously convergent data-driven methods for forecasting and spectral analysis. We provide a unified account of error control via residuals in both finite- and infinite-dimensional settings, an elementary proof of convergence for generalized Laplace analysis -- a variant of filtered power iteration that works for operators with continuous spectra and no spectral gaps -- and review state-of-the-art approaches for computing continuous spectra and spectral measures. The goal is to provide both newcomers and experts with a clear, structured overview of reliable data-driven techniques for Koopman spectral analysis.


翻译:Koopman算子为非线性动力系统的数据驱动分析提供了一个线性框架,但其无限维特性带来了重大的计算挑战。本文提供了一份关于Koopman学习的入门指南,重点介绍了用于预测和谱分析的严格收敛的数据驱动方法。我们通过残差在有限维和无限维场景下提供了误差控制的统一论述,给出了广义拉普拉斯分析收敛性的基本证明——这是一种适用于具有连续谱且无谱间隙算子的滤波幂迭代变体——并综述了计算连续谱和谱测度的前沿方法。本文旨在为新入门者和专家提供关于Koopman谱分析可靠数据驱动技术的清晰、结构化概览。

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