数据驱动的微分方程学习:稀疏优化方法任务书
2020-04-29 19:06:06
1. 毕业设计(论文)的内容和要求
根据物理守恒定律,一些经典的微分方程模型已经被发现,如物理学领域的麦克斯韦电磁学方程,爱因斯坦相对论方程,薛定谔量子力学方程,流体力学的纳维斯托克斯方程等。
但是,在诸如神经科学,金融学,生态学等领域,仍有许多复杂系统很难用传统的物理(生物)规律建立微分方程模型。
另外,在目前的数据为王的年代,数据获取成为一件较容易的事情,基于数据科学驱动的动力模型也获得的较大发展,如人工神经网络模型,非线性回归模型,非线性拉普拉斯谱分析模型,符号回归模型,经验动态系统等。
2. 参考文献
五、 参考文献 [1]. Combettes PL, Pesquet J-C. 2011 Proximal splitting methods in signal processing. In Fixedpoint algorithms for inverse problems in science and engineering (eds HH Bauschke, RS Burachik PL Combettes), pp. 185#8211;212. New York, NY: Springer [2]. 李廉林,李芳. 稀疏感知导论. 科学出版社, 北京, 2018. [3]. Robert Tibshirani , Trevor Hastie , Martin Wainwright (作者), 刘波 , 景鹏杰 (译者). 稀疏统计学习及其应用, 人民邮电出版, 北京, 2018. [4]. Murphy, K. P. (2012). Machine learning: a probabilistic perspective. MIT press [5]. Schmidt M, Lipson H. 2009 Distilling free-form natural laws from experimental data. Science 324, 81#8211;85. [6]. Brunton SL, Proctor JL, Kutz JN. 2016 Discovering governing equations from data by sparse identification of nonlinear dynamical systems. Proc. Natl Acad. Sci. USA 113, 3932#8211;3937. [7]. Hayden Schaeffer. Learning partial differential equations via data discovery and sparse opti-mization. Proc. R. Soc. A, 473(2197):20160446, 2017 [8]. Samuel H. Rudy, Steven L. Brunton, Joshua L. Proctor, and J. Nathan Kutz. Data-driven discovery of partial differential equations. Science Advances, 3(4): e1602614, 2017 [9]. Samuel Rudy, Alessandro Alla, Steven L. Brunton, J. Nathan Kutz. Data-driven identification of parametric partial differential equations. arXiv:1806.00732 [math.NA] [10]. Giang Tran and Rachel Ward. Exact recovery of chaotic systems from highly corrupted data.Multiscale Modeling Simulation, 15(3):1108{1129, 2017. [11]. Machine Learning of Linear Differential Equations using Gaussian Processes Raissi, Maziar, Perdikaris, Paris, and Karniadakis, George Em Journal of Computational Physics 2017[URL] [12]. Hidden Physics Models: Machine Learning of Nonlinear Partial Differential Equations Raissi, Maziar, and Karniadakis, George Em Journal of Computational Physics 2018[URL] [13]. Phhysics-Informed Neural Networks: A Deep Learning Framework for Solving Forward and Inverse Problems Involving Nonlinear Partial Differential Equations Raissi, Maziar, Perdikaris, Paris, and Karniadakis, George Em Journal of Computational Physics 2019 [14]. Deep Hidden Physics Models: Deep Learning of Nonlinear Partial Differential Equations Raissi, Maziar Journal of Machine Learning Research 2018
3. 毕业设计(论文)进程安排
2018年12月18日-2019年1月10日 任务书下达 2019年1月11日-2019年1月30日 收集资料,熟悉课题,完成开题报告 2019年2月1日-2019年3月1日 学习优化算法,了解稀疏优化方法基本原理 2019年3月2日-2019年6月1日 读文献,课题学习、研究,编写程序。
研究如何采用稀疏优化方法发现微分方程,如何有效的数值求导,如何设计有效的稀疏优化算法,编程能给出具体仿真结果。
论文写作,程序调试、修改论文,直至最后定稿。