Wetenschappelijke en technische toepassingen zoals de besturing van uiterst nauwkeurige bewegingssystemen of elektrochemische processen zijn vaak gebaseerd op wiskundige modellen van dynamische systemen. doctoraat kandidaat Dhruv Khandelwal ontwikkelde een raamwerk waarmee mensen zonder ervaring in datagedreven modelleren vrij eenvoudig hoogwaardige, geoptimaliseerde wiskundige modellen van deze dynamische systemen. Dit is een essentieel hulpmiddel dat onderzoekers van elke streep kan helpen bij het navigeren door het complexe doolhof van modelleringstechnologieën en systeemdynamiek, en datagedreven onderzoeksoutput en valorisatie ondersteunen. Bijvoorbeeld, elektrotechnici die de gezondheid van het elektriciteitsnet beheren of onderzoekers die de groei van kankercellen bestuderen. Khandelwal verdedigt zijn Ph.D. proefschrift op 4 maart.

Een model genereren dat is geoptimaliseerd voor uw criteria

De moeilijke onderdelen van het maken van wiskundige modellen is het selecteren van de juiste modelstructuur en het optimaliseren van het model voor uw specifieke doelen en prestatiestatistieken. Het algoritme van Khandelwal is goed voor beide.

Om gebruikers te helpen de juiste modellen te genereren, Khandelwal ontwikkelde een "grammatica" voor dynamische modellen met behulp van Tree Adjoining Grammar (TAG), die modelleringsopties in verschillende systemen kan verkennen, structuren en complexiteiten. Om tot een optimaal model voor de gebruiker te komen, Khandelwal ontwierp een evolutionaire benadering, gebaseerd op Darwins definitie van natuurlijke selectie in de biologie:"[Het] principe waardoor elke kleine variatie, indien nuttig, wordt behouden." Het fitnesslandschap waarin de modellen strijden, wordt bepaald door de door de gebruiker gespecificeerde prestatiecriteria, en het evolutionaire algoritme "evolueert" modellen die het beste presteren in deze omgeving.

Zo goed als modellen gemaakt door experts

De geautomatiseerde modelleringsmethodologie werd geëvalueerd op een aantal academische, real-world en benchmark-toepassingen. Deze evaluatie toont aan dat het raamwerk succesvol modellen genereert met minimale gebruikersinteractie. In gevallen waarin de gemodelleerde toepassing volledig werd begrepen, de automatisch gegenereerde modellen kwamen overeen met de aard van het werkelijke systeem. In meerdere casestudies, het model voorgesteld door het raamwerk was zo goed als modellen verkregen state-of-the-art technieken die worden gebruikt door deskundige gebruikers.