计算机科学 > 机器学习
[提交于 2025年10月18日
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标题: 无需仿真的随机动力学结构学习
标题: Simulation-free Structure Learning for Stochastic Dynamics
摘要: 对动态系统进行建模并揭示其潜在的因果关系是自然科学许多领域的核心问题。 各种物理系统,如细胞生物学中出现的系统,本质上是高维且具有随机性的,并且只能获得部分、噪声状态测量值。 这给解决建模潜在动力学和推断这些系统网络结构的问题带来了重大挑战。 现有方法通常专门用于结构学习或在群体层面建模动力学,但在同时处理这两个问题方面存在局限性。 在本工作中,我们同时解决了这两个问题:我们提出了StructureFlow,这是一种新颖且有原则的无模拟方法,用于联合学习物理系统的结构和随机群体动力学。 我们展示了StructureFlow在从干预中进行结构学习以及条件群体动力学的动态(轨迹)推断任务中的实用性。 我们在高维合成系统、一组生物合理模拟系统和一个实验性单细胞数据集上对我们的方法进行了实证评估。 我们证明,StructureFlow可以在同时建模其条件群体动力学的同时学习潜在系统的结构——这是实现系统行为机制理解的关键一步。
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