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[提交于 2025年7月15日
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标题: 基于共形预测的非线性动力学稀疏识别
标题: Sparse Identification of Nonlinear Dynamics with Conformal Prediction
摘要: 稀疏非线性动力学识别(SINDy)是一种从数据中发现非线性动力系统模型的方法。 在安全关键应用中,量化SINDy模型的不确定性对于评估其可靠性至关重要。 虽然存在各种用于SINDy的不确定性量化方法,包括贝叶斯和集合方法,但本文探讨了将符合预测(Conformal Prediction)整合进来,这是一种可以在最小假设(如数据可交换性)基础上提供有效预测区间并具有覆盖保证的框架。 我们介绍了与集合SINDy(E-SINDy)结合的符合预测的三个应用:(1)量化时间序列预测的不确定性,(2)基于库特征重要性的模型选择,以及(3)使用特征符合预测量化识别模型系数的不确定性。 我们在随机捕食者-被捕食者动力学和几个混沌动力系统上展示了这三个应用。 我们表明,与E-SINDy结合的符合预测方法可以可靠地实现时间序列预测的目标覆盖,有效地量化特征重要性,并在非高斯噪声下相比标准E-SINDy系数估计产生更稳健的不确定性区间。
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