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为动态不变量挖掘实验数据——从认知机器人到计算生物学

Mining experimental data for dynamical invariants - from cognitive robotics to computational biology
课程网址: http://videolectures.net/ecmlpkdd2010_lipson_med/  
主讲教师: Hod Lipson
开课单位: 康奈尔大学
开课时间: 2010-11-16
课程语种: 英语
中文简介:
几个世纪以来,科学家一直试图识别和记录构成自然界物理现象的分析法则。尽管计算能力普遍存在,但寻找自然定律及其相应方程的过程却抵制了自动化。自动查找分析关系的一个关键挑战是在算法上定义是什么使观察数据中的相关性变得几个世纪以来,科学家们一直试图确定和记录构成自然界物理现象基础的分析定律。尽管计算能力的普及,但寻找自然规律及其对应方程的过程一直抵制自动化。自动找到分析关系的一个关键挑战是用算法定义什么使观测数据中的相关性变得重要和有洞察力。通过寻找动力学不变量,我们从仅仅寻找预测模型到寻找更深层次的守恒定律。我们通过自动搜索从各种物理系统(从简谐振子到混沌双摆)捕获的运动跟踪数据来演示这种方法。在没有任何物理、运动学或几何知识的前提下,该算法发现了哈密顿定律、拉格朗日定律以及其他几何和动量守恒定律。随着对更简单系统发现的规律被用于引导对更复杂系统的解释,发现速度加快,逐渐揭开了用来描述这些系统的“字母表”。将展示物理和生物系统建模的应用。重要且富有洞察力。通过寻找动态变量,我们从找到预测模型到寻找更深层次的守恒定律。我们通过自动搜索从各种物理系统捕获的运动跟踪数据来演示这种方法,从简谐振荡器到混沌双摆。在没有任何关于物理学,运动学或几何学的先验知识的情况下,该算法发现了哈密顿量,拉格朗日量和其他几何和动量守恒定律。随着更简单系统的法律被用来为更复杂的系统引导解释,逐渐发现用于描述这些系统的“字母表”,发现速度加快了。将展示对物理和生物系统建模的应用。
课程简介: For centuries, scientists have attempted to identify and document analytical laws that underlie physical phenomena in nature. Despite the prevalence of computing power, the process of finding natural laws and their corresponding equations has resisted automation. A key challenge to finding analytic relations automatically is defining algorithmically what makes a correlation in observed data important and insightful. By seeking dynamical invariants, we go from finding just predictive models to finding deeper conservation laws. We demonstrated this approach by automatically searching motion-tracking data captured from various physical systems, ranging from simple harmonic oscillators to chaotic double-pendula. Without any prior knowledge about physics, kinematics, or geometry, the algorithm discovered Hamiltonians, Lagrangians, and other laws of geometric and momentum conservation. The discovery rate accelerated as laws found for simpler systems were used to bootstrap explanations for more complex systems, gradually uncovering the "alphabet" used to describe those systems. Applications to modeling physical and biological systems will be shown.
关 键 词: 自动查找分析; 计算机算法; 物理定律; 简谐振荡器; 哈密顿量; 拉格朗日量; 生物物理系统建模
课程来源: 视频讲座网
最后编审: 2019-10-17:cwx
阅读次数: 50