面向"知识"与"数据"共同驱动的机器学习模型参数可辨识性研究

批准号:
61273196
项目类别:
面上项目
资助金额:
82.0 万元
负责人:
胡包钢
依托单位:
学科分类:
F03.自动化
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
冯露、冉智勇、李纯果、瞿亚军、张晓晚、吴保元、范兴容、徐贵标
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中文摘要
本课题拟采用的机器学习模型将包括"机理关系(或知识驱动)"子模型与"非线性逼近器(或数据驱动)"子模型两部分。该类模型的目标是将"演绎"与"归纳"两种不同推理体系(或子模型)结合起来,随之而来的是多子模型耦合后的参数可辨识性问题。参数可辨识性是关于模型参数能否被惟一确定的性质,也是模型参数能否获得正确估计的前提条件,是提高模型透明度和可解释性的重要内容之一。本课题重点研究该类机器学习模型的参数可辨识性的理论方法基础。其中拟解决的关键问题包括:推导任意非线性多输入多输出系统的参数可辨识性定理,发展不可辨识参数的自动判别,降低不可辨识物理参数个数的非线性逼近器选择方法与重新参数化方法,探讨参数学习模型中理论可辨识性和数值可辨识性的差异原理与条件等内容。我们将以非线性回归与植物生长建模问题为研究背景,同时发展解决相关问题的开放源码软件。
英文摘要
This program will study parameter identifiability of the machine learning model which integrates the "Knowledge-driven" submodel and the "Data-driven" submodel, namely the KD model. The model aims at merging two types of reasoning inference: "Deduction" and "Induction" in learning machines. Parameter identifiability, which refers to the uniqueness of the parameters determined from input and output data, is of fundamental importance to the KD model. Specific efforts will be made on the parameters in the "Knowledge-driven" sub-model, because their identifiability is a prerequisite of good estimations and interpretability to the model. We will focus on theoretical derivations of identifiability theorems for nonlinear multi-input and multi-output systems. For reducing the number of unidentifiable parameters, the strategies of re-design of nonlinear approximators and re-parameterization methods will be investigated. The discrepancy between the theoretical and numerical parameter identifiability will be another theme in the study. For verifying the theoretical fundamentals, we will conduct case studies on both regression problems and plant growth modeling. The related toolbox will be developed in a format of open-source software.
本课题针对机器学习模型中包括"机理关系(或知识驱动)"子模型与"非线性逼近器(或数据驱动)"子模型两部分,由于"演绎"与"归纳"两种不同推理体系(或子模型)结合起来带来的多子模型耦合后的参数可辨识性问题开展研究。参数可辨识性是关于模型参数能否被惟一确定的性质,也是模型参数能否获得正确估计的前提条件,是提高模型透明度和可解释性的重要内容之一。本课题重点研究了该类机器学习模型的参数可辨识性的理论方法基础。其中包括:推导多输入多输出系统的参数可辨识性定理,开展非线性回归与排序问题,以及基于"机理关系"子模型与"非线性逼近器"子模型的植物生长建模问题为实例应用研究,并以无监督学习中非线性排序回归建模问题为研究背景,发布了开放源码软件。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A knowledge-and-data-driven modeling approach for simulating plant growth: A case study on tomato growth
用于模拟植物生长的知识和数据驱动的建模方法:番茄生长案例研究
DOI:10.1016/j.ecolmodel.2015.06.006
发表时间:2015-09-24
期刊:ECOLOGICAL MODELLING
影响因子:3.1
作者:Fan, Xing-Rong;Kang, Meng-Zhen;Hu, Bao-Gang
通讯作者:Hu, Bao-Gang
An Optimization Approach of Deriving Bounds between Entropy and Error from Joint Distribution: Case Study for Binary Classifications
从联合分布导出熵和误差之间界限的优化方法:二元分类的案例研究
DOI:10.3390/e18020059
发表时间:2016-02
期刊:Entropy
影响因子:2.7
作者:Hu Bao-Gang;Xing Hong-Jie
通讯作者:Xing Hong-Jie
DOI:10.1109/icde.2016.7498407
发表时间:2014-02
期刊:IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering
影响因子:8.9
作者:Chun-Guo Li;Xing Mei;胡包钢
通讯作者:胡包钢
DOI:10.1016/j.neucom.2013.08.039
发表时间:2014-03
期刊:Neurocomputing
影响因子:6
作者:Zhi-Yong Ran;Bao-Gang Hu
通讯作者:Zhi-Yong Ran;Bao-Gang Hu
Globality and locality incorporation in distance metric learning
远程度量学习中的全局性和局部性合并
DOI:10.1016/j.neucom.2013.09.041
发表时间:2014-04
期刊:Neurocomputing
影响因子:6
作者:Wei Wang;胡包钢;Zeng-Fu Wang
通讯作者:Zeng-Fu Wang
不平衡数据学习中学习目标与评价准则的研究
- 批准号:61573348
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:胡包钢
- 依托单位:
基于信息理论的机器学习目标与评价度量的研究
- 批准号:61075051
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:胡包钢
- 依托单位:
智能系统中基于非线性变化能力的研究
- 批准号:60275025
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:胡包钢
- 依托单位:
单株植物生长的计算机建模与三维可视化仿真
- 批准号:60073007
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:17.0万元
- 批准年份:2000
- 负责人:胡包钢
- 依托单位:
模糊PID控制器的系统化研究
- 批准号:69874041
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:12.0万元
- 批准年份:1998
- 负责人:胡包钢
- 依托单位:
国内基金
海外基金
