Accurate estimation of the states of a nonlinear dynamical system is crucial for their design, synthesis, and analysis. Particle filters are estimators constructed by simulating trajectories from a sampling distribution and averaging them based on their importance weight. For particle filters to be computationally tractable, it must be feasible to simulate the trajectories by drawing from the sampling distribution. Simultaneously, these trajectories need to reflect the reality of the nonlinear dynamical system so that the resulting estimators are accurate. Thus, the crux of particle filters lies in designing sampling distributions that are both easy to sample from and lead to accurate estimators. In this work, we propose to learn the sampling distributions. We put forward four methods for learning sampling distributions from observed measurements. Three of the methods are parametric methods in which we learn the mean and covariance matrix of a multivariate Gaussian distribution; each methods exploits a different aspect of the data (generic, time structure, graph structure). The fourth method is a nonparametric alternative in which we directly learn a transform of a uniform random variable. All four methods are trained in an unsupervised manner by maximizing the likelihood that the states may have produced the observed measurements. Our computational experiments demonstrate that learned sampling distributions exhibit better performance than designed, minimum-degeneracy sampling distributions.


翻译:对非线性动态系统状态的准确估计对于其设计、合成和分析至关重要。粒子过滤器是通过模拟取样分布的轨迹和根据其重要性的重量进行平均平均的测算器。粒子过滤器的测算器,是模拟其轨迹的测算器。要使粒子过滤器能够进行计算,就必须通过从抽样分布中提取数据来模拟轨迹。同时,这些轨迹需要反映非线性动态系统的现实,从而使由此得出的估计器准确无误。因此,粒子过滤器的柱状在于设计取样分布,既易于取样,又可导致精确的估测器。在这项工作中,我们提议学习取样分布的原理。我们提出了从所观察到的测量中学习抽样分布的四种方法。三种方法是分辨方法,我们从中学习多变量分布的平均值和变量矩阵;每一种方法都利用数据的不同方面(基因、时间结构、图表结构)。第四种方法是非参数性的替代方法,我们直接学习了抽样分布方法,我们通过经过培训的四度模型进行最高级的计算方法,可以直接地展示我们所观测到的可变的模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ICDM2022教程】多目标优化与推荐,173页ppt
专知会员服务
41+阅读 · 2022年12月24日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
114+阅读 · 2022年4月21日
【ACML2020】张量网络机器学习:最近的进展和前沿,109页ppt
专知会员服务
54+阅读 · 2020年12月15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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
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-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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 · 2014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
6+阅读 · 2012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 · 2012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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月24日
Arxiv
19+阅读 · 2022年7月29日
Arxiv
14+阅读 · 2022年5月6日
Generalized Out-of-Distribution Detection: A Survey
Arxiv
15+阅读 · 2021年10月21日
Arxiv
38+阅读 · 2021年8月31日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20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
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
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-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
相关论文
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 · 2014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
6+阅读 · 2012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 · 2012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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员