Predicting discrete-time bifurcations with deep learning
Notice bibliographique
Résumé
Many natural and man-made systems are prone to critical transitions -- abrupt and potentially devastating changes in dynamics. Deep learning classifiers can provide an early warning signal (EWS) for critical transitions by learning generic features of bifurcations (dynamical instabilities) from large simulated training data sets. So far, classifiers have only been trained to predict continuous-time bifurcations, ignoring rich dynamics unique to discrete-time bifurcations. Here, we train a deep learning classifier to provide an EWS for the five local discrete-time bifurcations of codimension-1. We test the classifier on simulation data from discrete-time models used in physiology, economics and ecology, as well as experimental data of spontaneously beating chick-heart aggregates that undergo a period-doubling bifurcation. The classifier outperforms commonly used EWS under a wide range of noise intensities and rates of approach to the bifurcation. It also predicts the correct bifurcation in most cases, with particularly high accuracy for the period-doubling, Neimark-Sacker and fold bifurcations. Deep learning as a tool for bifurcation prediction is still in its nascence and has the potential to transform the way we monitor systems for critical transitions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,001 |
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 tête enseignante, 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 ».