计算机科学 > 机器学习
[提交于 2025年8月5日
]
标题: 通过机器学习的下一代无方程多尺度人群动力学建模
标题: Next Generation Equation-Free Multiscale Modelling of Crowd Dynamics via Machine Learning
摘要: 在人群动力学中弥合微观和宏观建模尺度构成了系统数值分析、优化和控制的重要且开放的挑战。我们提出了一种结合流形和机器学习的方法,从高保真基于代理的模拟中学习隐空间中出现的人群动力学的离散演化算子。该框架建立在我们之前关于下一代无方程算法的研究基础上,用于学习高维和多尺度系统的替代模型。我们的方法是一个四阶段的方法,在高维空间中显式地保持重构动力学的质量。在第一步中,我们使用核密度估计(KDE)从离散微观数据(行人位置)推导出连续宏观场(密度)。在第二步中,基于流形学习,我们构建了一个从宏观环境空间到由对应密度分布的POD参数化的潜在空间的映射。第三步涉及在潜在空间中使用机器学习技术(特别是LSTMs网络和MVARs)学习降阶替代模型(ROMs)。最后,我们根据宏观密度轮廓在高维空间中重构人群动力学。我们证明了通过SVD进行的密度分布的POD重构保持了质量。通过这种“嵌入->在潜在空间中学习->重新提升到环境空间”的流程,我们创建了一个不可用宏观PDE的密度演化的有效解算子。在我们的示例中,我们使用社会力模型在带有障碍物的走廊中生成数据,并施加周期性边界条件。数值结果表明了高精度、鲁棒性和泛化能力,从而允许从基于代理的模拟中快速准确地对人群动力学进行建模/仿真。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.