計算機時代來臨之前,動態(tài)系統(tǒng)的建模主要依靠經驗公式,建模者必須對物理背景和數學技巧都了然于胸,F(xiàn)如今,數據的海量收集和高速運算能力,使人們有機會探討數據驅動的建模方法。
《數據驅動的復雜動態(tài)系統(tǒng)建!啡姆譃4個相對獨立的章節(jié)。第1章陳述了建模本身的尷尬,面對兩種截然不同的思路一推理和演化,既沒有調和的能力,也不知該倚重哪一方。隨后的章節(jié)展現(xiàn)了3種建模方法:符號化、稀疏化和函數化,它們都具有跨學科的適用性,體現(xiàn)了數據驅動的建模特點。
符號化建模的背后是人工智能。文中闡述了符號推理與重構、時間序列的符號化、異常檢測算法,并用實例證明了符號化建模的有效性。但是,把連續(xù)觀測離散為符號,缺少理論支持,使整個符號化建模喪失了嚴肅性。
稀疏化建模的背后是高維統(tǒng)計。文中闡述了稀疏罰、主元分析以及稀疏主元分析,并給出了T波交替幅度量化的實例。基于稀疏罰的變量選擇,起到了去偽存真的作用,有助于澄清系統(tǒng)內部變量關聯(lián)的真相。
函數化建模是跨越數理統(tǒng)計和動態(tài)系統(tǒng)的橋梁。
文中闡述了函數型數據的基本屬性、配準、主元分析和主元回歸。函數化建模保留了動態(tài)系統(tǒng)觀測固有的連續(xù)性和平滑性,同時可以廣泛借用多元統(tǒng)計技術,是數據驅動建模的新體系。
《數據驅動的復雜動態(tài)系統(tǒng)建!返玫絿易匀豢茖W基金項目(函數型數據驅動的節(jié)律信號變異模式研究,No.61101022)的資助。本書主要為機械、電氣、土木、自動化等工程領域的數據處理、分析與建模提供參考。本書由向馗著。
《數據驅動的復雜動態(tài)系統(tǒng)建!返淖髡呦蜇附陙硪恢睗撔挠诿嫦蛳到y(tǒng)控制的建模方法研究,其工程背景決定了本書的寫作風格。本書著重闡述了與工程應用密切相關的基本概念和理論結論,而對于數學推導的細節(jié)則只用極少篇幅。通俗地講,著重“是什么”、“怎么樣”,即概念是什么,方法是什么,能夠解決什么樣的問題,怎么解決,略過“為什么”,對于這些概念和方法的緣由、證明暫不求甚解,留待親身實踐以后再做了解不遲。如此一來,既能幫助急需實用的讀者快速定位到適合的方法,也使一些專門興趣的讀者能夠順利轉移到更深入的理論層面。
第1章 計算與動態(tài) 1.1 復雜系統(tǒng) 1.1.1 傳統(tǒng)流派 1.1.2 涌現(xiàn) 1.2 計算與動態(tài)之爭 1.2.1 從進化論、認知到控制 1.2.2 計算與動態(tài)的區(qū)別 1.2.3 計算力學與ε機 參考文獻第2章 符號化建模 2.1 符號推理與重構 2.1.1 模式發(fā)現(xiàn) 2.1.2 因果態(tài)分割重構 2.1.3 一個例子 2.2 時間序列的符號化 2.2.1 符號化評價 2.2.2 符號化方法 2.2.3 性能比較 2.3 異常檢測算法 2.3.1 結構向量模型 2.3.2 提取結構向量 2.3.3 異常測度 2.3.4 D-Markov機 2.4 兩個實例 2.4.1 Duffing振子 2.4.2 曲軸疲勞斷裂 2.4.3 性能比較 參考文獻第3章 稀疏化建模 3.1 稀疏性與稀疏罰 3.1.1 稀疏性 3.1.2 稀疏罰Lasso 3.1.3 lasso的變種 3.2 主元分析 3.2.1 歷史與背景 3.2.2 理論與方法 3.2.3 核主元分析 3.3 稀疏主元分析 3.3.1 基本框架 3.3.2 轉化為凸問題 3.3.3 求解方法 3.4 實例——T波交替幅度量化 3.4.1 T波交替 3.4.2 幅度量化 3.4.3 結果討論 參考文獻第4章 函數化建模 4.1 函數型數據 4.1.1 關于曲線的統(tǒng)計學 4.1.2 平滑——從采樣點到曲線 4.2 函數型數據的配準 4.2.1 向參考曲線看齊 4.2.2 如果沒有參考曲線 4.2.3 分離幅度與相位 4.3 函數型主元分析 4.3.1 一個基本的框架——多元統(tǒng)計 4.3.2 一些細微的差異——樣本結構 4.3.3 一種全新的視角——微分流形 4.3.4 量化幅度和相位變異 4.4 函數型主元回歸 4.4.1 線性回歸的框架 4.4.2 基于主元的回歸 4.4.3 時間序列回歸 4.4.4 引入稀疏性 參考文獻后記