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기술

SINDy-PI

SINDy-PI기술
전체 이름
Parallel implicit sparse identification of nonlinear dynamics
기본 관계
후보 함수들의 희소한 암시적 조합
대표 대상
유리함수와 암시적 동역학
중요 단계
후보 모형의 검증과 선택
SINDy-PI는 미분값과 상태가 함께 들어가는 암시적 방정식이나 유리함수 형태의 동역학을 희소 회귀로 추정하는 SINDy 계열 방법이다. 후보항 하나를 다른 항들로 설명하는 여러 문제를 구성해 모형을 선택한다.

미분을 한쪽에 고정하지 않기

기본 SINDy는 미분값을 상태의 후보 함수 합으로 표현하는 형식이 대표적이다. 암시적 관계에서는 상태와 미분의 곱도 후보항이 될 수 있다. 모든 계수를 0으로 놓는 자명한 해를 피하면서 어떤 항들의 관계가 관측을 설명하는지 찾아야 한다.

유리함수의 암시적 표현

x점=x/(1+x)이고 x≠−1이라고 하자. 분모를 곱하면 x점+x x점−x=0이다. x=1이면 x점=1/2이고 좌변은 1/2+1/2−1=0이다. x=3이면 3/4+9/4−3=0이다. 분모가 0인 지점에서는 원래 식이 정의되지 않으므로 변형한 식의 허용 영역을 구분한다.

여러 회귀 문제로 나누기

후보항 하나를 좌변에 두고 나머지 후보항의 희소 조합으로 설명하는 문제들을 비교할 수 있다. 어떤 항을 좌변으로 둘지에 따라 잡음과 수치 조건이 달라질 수 있다. 이름의 병렬은 이런 후보 문제들의 구성을 가리키며 반드시 여러 컴퓨터로 실행해야 한다는 뜻은 아니다.

단순함과 적합도의 균형

후보를 너무 많이 두면 서로 비슷한 항을 구분하기 어렵고 미분 잡음도 관계를 왜곡할 수 있다. 별도 자료의 예측 오차와 남은 항의 수를 함께 평가해 모형을 선택한다. 논문에서 개선된 잡음 강건성을 보였다는 사실이 모든 유리함수나 임의 관측에서의 식별 성공을 보장하지는 않는다.

관련 문서

SINDy / PDE-FIND / 암시적 함수 / 유리함수 / 최소제곱법 / 시스템 식별