计算机科学 > 符号计算
[提交于 2025年8月6日
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标题: 代数可观测的物理信息神经网络及其在流行病学建模中的应用
标题: Algebraically Observable Physics-Informed Neural Network and its Application to Epidemiological Modelling
摘要: 物理信息神经网络(PINN)是一种将数据背后的控制方程整合到损失函数中的深度学习框架。 在本研究中,我们考虑使用PINN来估计由常微分方程描述的流行病学模型中的状态变量和参数问题。 实际上,并非所有由模型描述的人口轨迹数据都可以被测量。 利用部分测量数据学习PINN来估计未测量的状态变量和流行病学参数是具有挑战性的。 因此,我们引入了状态变量的代数可观测性概念。 具体来说,我们提出了基于代数可观测性分析来增强未测量数据的方法。 所提出的方法在流行病学建模的三种情境下的数值实验中得到了验证。 具体而言,给定带有噪声和部分测量数据,所提出方法在未测量状态和参数估计的准确性方面优于传统方法。 所提出的方法在实际场景中也被证明是有效的,例如当某些变量的数据无法从测量中重建时。
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