Learning dynamical systems in noise using convolutional neural networks
Notice bibliographique
Résumé
The problem of distinguishing deterministic chaos from non-chaotic dynamics has been an area of active research in time series analysis. Since noise contamination is unavoidable, it renders deterministic chaotic dynamics corrupted by noise to appear in close resemblance to stochastic dynamics. As a result, the problem of distinguishing noise-corrupted chaotic dynamics from randomness based on observations without access to the measurements of the state variables is difficult. We propose a new angle to tackle this problem by formulating it as a multi-class classification task. The task of classification involves allocating the observations/measurements to the unknown state variables in order to find the nature of these unobserved internal state variables. We employ signal and image processing based methods to characterize the different system dynamics. A deep learning technique using a state-of-the-art image classifier known as the Convolutional Neural Network (CNN) is designed to learn the dynamics. The time series are transformed into textured images of spectrogram and unthresholded recurrence plot (UTRP) for learning stochastic and deterministic chaotic dynamical systems in noise. We have designed a CNN that learns the dynamics of systems from the joint representation of the textured patterns from these images, thereby solving the problem as a pattern recognition task. The robustness and scalability of our approach is evaluated at different noise levels. Our approach demonstrates the advantage of applying the dynamical properties of chaotic systems in the form of joint representation of UTRP images along with spectrogram to improve learning dynamical systems in colored noise.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».