A data-driven approach for discovering stochastic dynamical systems with non-Gaussian Lévy noise

随机微分方程 高斯分布 动力系统理论 噪音(视频) 高斯噪声 度量(数据仓库) 统计物理学 跳跃扩散 扩散 计算机科学 应用数学 高斯过程 随机过程 动力系统(定义) 跳跃 数学 算法 物理 人工智能 数据挖掘 统计 图像(数学) 热力学 量子力学
作者
Lixin Yang,Jinqiao Duan
出处
期刊:Physica D: Nonlinear Phenomena [Elsevier]
卷期号:417: 132830-132830 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.physd.2020.132830
摘要

With the rapid increase of valuable observational, experimental and simulating data for complex systems, much effort is being devoted to discovering governing laws underlying the evolution of these systems. However, the existing techniques are limited to extract governing laws from data as either deterministic differential equations or stochastic differential equations with Gaussian noise. In the present work, we develop a new data-driven approach to extract stochastic dynamical systems with non-Gaussian symmetric Lévy noise, as well as Gaussian noise. First, we establish a feasible theoretical framework, by expressing the drift coefficient, diffusion coefficient and jump measure (i.e., anomalous diffusion) for the underlying stochastic dynamical system in terms of sample paths data. We then design a numerical algorithm to compute the drift, diffusion coefficient and jump measure, and thus extract a governing stochastic differential equation with Gaussian and non-Gaussian noise. Finally, we demonstrate the efficacy and accuracy of our approach by applying to several prototypical one-, two- and three-dimensional systems. This new approach will become a tool in discovering governing dynamical laws from noisy data sets, from observing or simulating complex phenomena, such as rare events triggered by random fluctuations with heavy as well as light tail statistical features.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
SciGPT应助冷傲凝琴采纳,获得10
刚刚
sssaasa完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
J_Xu完成签到 ,获得积分10
刚刚
1秒前
yvonne完成签到 ,获得积分10
1秒前
布林完成签到,获得积分10
1秒前
zhouzhou完成签到,获得积分10
1秒前
吃饱了撑的完成签到,获得积分10
1秒前
caocao发布了新的文献求助10
2秒前
精明玲发布了新的文献求助10
2秒前
林正心完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
噗噗个噗完成签到,获得积分10
2秒前
ivying0209发布了新的文献求助10
2秒前
YE发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
风格化橙发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
ckl完成签到,获得积分10
3秒前
Davidjun发布了新的文献求助10
4秒前
Denmark发布了新的文献求助10
4秒前
Faye完成签到,获得积分10
4秒前
AHHUI发布了新的文献求助10
5秒前
体贴雪碧发布了新的文献求助10
5秒前
爱听歌的艳完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
噗噗个噗发布了新的文献求助10
6秒前
恩恩吴完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
简单巧蕊完成签到,获得积分10
7秒前
英俊的铭应助爱上写文章采纳,获得10
7秒前
搜集达人应助唠叨的以冬采纳,获得10
8秒前
Max发布了新的文献求助10
8秒前
在水一方应助cao采纳,获得10
8秒前
SciGPT应助lingling采纳,获得10
9秒前
四夕水窖发布了新的文献求助50
9秒前
沉甸甸完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
化妆品原料学 1000
Psychology of Self-Regulation 800
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
Red Book: 2024–2027 Report of the Committee on Infectious Diseases 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5641767
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4757126
关于积分的说明 15014351
捐赠科研通 4800144
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2565843
邀请新用户注册赠送积分活动 1524049
关于科研通互助平台的介绍 1483688