Sparse model identification enables the discovery of nonlinear dynamical systems purely from data; however, this approach is sensitive to noise, especially in the low-data limit. In this work, we leverage the statistical approach of bootstrap aggregating (bagging) to robustify the sparse identification of nonlinear dynamics (SINDy) algorithm. First, an ensemble of SINDy models is identified from subsets of limited and noisy data. The aggregate model statistics are then used to produce inclusion probabilities of the candidate functions, which enables uncertainty quantification and probabilistic forecasts. We apply this ensemble-SINDy (E-SINDy) algorithm to several synthetic and real-world data sets and demonstrate substantial improvements to the accuracy and robustness of model discovery from extremely noisy and limited data. For example, E-SINDy uncovers partial differential equations models from data with more than twice as much measurement noise as has been previously reported. Similarly, E-SINDy learns the Lotka Volterra dynamics from remarkably limited data of yearly lynx and hare pelts collected from 1900-1920. E-SINDy is computationally efficient, with similar scaling as standard SINDy. Finally, we show that ensemble statistics from E-SINDy can be exploited for active learning and improved model predictive control.


翻译:在这项工作中,我们利用套靴集集(粘贴)的统计方法,以巩固对非线性动态(SINDI)算法的稀少识别。首先,从有限和噪音数据子集中找出了SINDI的混合模型。然后,综合模型统计数据用于产生候选功能的概率性,从而产生不确定性量化和概率预测。我们将这种混合-辛迪(E-辛迪)算法应用于几个合成和现实世界数据集,并展示从极为吵闹和有限的数据中发现模型的准确性和稳健性。例如,E-辛迪从数据中发现部分差异方程式模型,其测量噪音比以前报告的多一倍以上。同样,E-辛迪从极有限的年度林克斯和隐迪(E-辛迪)拼图数据中学习Lotka Volterra动态。我们从1900-1920年收集的年度林克斯和隐蔽带(E-SINDIS-S-S-S-S-Sinstal-Servey)收集的精确度数据,最终通过SIM-S-SIMS-S-SQS-S-S-Slavical Slap slaim Stal Sy 标准分析进行升级的升级的升级分析,以便进行升级的改进后,最终和SIMIS-S-SIMIS-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-Slad-Slad-Slad-Slad-Slad-Slad-Slad-Sladal-Slad-S-Slad-Slad-SLAdal的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的模拟分析,可以进行。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
南京大学《高级机器学习》课程,李宇峰老师,附slides
专知会员服务
167+阅读 · 2021年8月24日
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
49+阅读 · 2021年1月20日
专知会员服务
42+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
【斯坦福大学】Gradient Surgery for Multi-Task Learning
专知会员服务
46+阅读 · 2020年1月23日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2022年1月24日
Arxiv
4+阅读 · 2020年3月19日
Arxiv
3+阅读 · 2016年2月24日
VIP会员
相关VIP内容
南京大学《高级机器学习》课程,李宇峰老师,附slides
专知会员服务
167+阅读 · 2021年8月24日
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
49+阅读 · 2021年1月20日
专知会员服务
42+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
【斯坦福大学】Gradient Surgery for Multi-Task Learning
专知会员服务
46+阅读 · 2020年1月23日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28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