時系列からの複雑系動力学の再構築:方法比較【JST・京大機械翻訳】

Hassanibesheli Forough; Hassanibesheli Forough; Boers Niklas; Boers Niklas; Boers Niklas; Kurths Juergen; Kurths Juergen; Kurths Juergen

文献

J-GLOBAL ID：202002217097393531 整理番号：20A2223709

時系列からの複雑系動力学の再構築:方法比較【JST・京大機械翻訳】

Reconstructing complex system dynamics from time series: a method comparison

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資料名：
巻： 22 号： 7 ページ： 073053 (22pp) 発行年： 2020年
JST資料番号： U7017A ISSN： 1367-2630 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

多数の自由度を有する複雑なシステムをモデル化することは,過去数十年にわたって大きな課題となっている。多くの状況において,少数の変数だけが,測定した時系列に関して実際に観察され,一方,変数の大部分は,観察されたものと潜在的に相互作用した。次に,典型的アプローチを,それらがシステムの重要な動力学を決定すると仮定して,比較的少数の観察,巨視的変数に焦点を合わせ,一方,残りのものはノイズによって表現される。これは,確率的微分方程式(SDEs)に関して,そのようなシステムの近似的,逆モデリングをもたらし,生物学から財政および地球システムダイナミックスへの応用に大きな可能性がある。観測された時系列の小さな集合からそのようなSDEsを検索するよく知られたアプローチは,データ導出Kramers-Moyal(KM)係数からLangevin方程式のドリフトと拡散項を再構成することである。観測された変数と観測されない変数間の相互作用が重要なシステムに対して,Mori-Zwanzig形式(MZ)は,これらの相互作用を表す非Markov項を含む一般化Langevin方程式を導くことを可能にする。同様の精神では,経験的モデル縮小(EMR)アプローチが最近導入されている。本研究では,これらの3つのアプローチを,基礎となるシステムの動力学と統計を再構成する能力の観点から,合成と実世界の両方のプロセスの動的方程式を再構成することを試みた。いくつかの合成および実世界システムの厳密な調査を通して,3つの方法の性能は,手でのシステムの固有動力学に強く依存することを確認した。例えば,弱い履歴依存性を示すが,雑音強制の強い状態依存性を示すシステムの統計的特性は,MZおよびEMR手法よりもKM法により良く近似できる。このような状況では,KM法は状態依存雑音を直接近似できるので,かなりの利点がある。しかし,KM近似の限界は,非Markov効果がシステムの動力学において重要である場合に発生する。これらの状況において,著者らの数値結果は,非Markov閉鎖項(すなわちMZおよびEMRアプローチ)に関して,観測および非観測変数間の相互作用を考慮した方法が,比較的良好に機能することを示した。Please refer to the publisher for the copyright holders. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

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量子光学一般 , ゆらぎ,ランダム過程,Brown運動,輸送過程の一般的理論

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