Inferring dynamics from time series is an important objective in data analysis. In particular, it is challenging to infer stochastic dynamics given incomplete data. We propose an expectation maximization (EM) algorithm that iterates between alternating two steps: E-step restores missing data points, while M-step infers an underlying network model of restored data. Using synthetic data generated by a kinetic Ising model, we confirm that the algorithm works for restoring missing data points as well as inferring the underlying model. At the initial iteration of the EM algorithm, the model inference shows better model-data consistency with observed data points than with missing data points. As we keep iterating, however, missing data points show better model-data consistency. We find that demanding equal consistency of observed and missing data points provides an effective stopping criterion for the iteration to prevent overshooting the most accurate model inference. Armed with this EM algorithm with this stopping criterion, we infer missing data points and an underlying network from a time-series data of real neuronal activities. Our method recovers collective properties of neuronal activities, such as time correlations and firing statistics, which have previously never been optimized to fit.


翻译:从时间序列中推断动态是数据分析的一个重要目标。特别是,从数据不完整的数据中推断出随机动态是具有挑战性的。我们建议了一种预期最大化算法,在交替两个步骤之间进行迭代:电子步骤恢复缺失的数据点,而M步骤推断出一个基础网络模型。使用动脉轴模型产生的合成数据,我们确认算法有助于恢复缺失的数据点并推断基本模型。在EM算法的初始迭代中,模型推论显示模型数据点与观察到的数据点比缺失的数据点更加一致。然而,随着我们不断进行迭代,缺失的数据点显示出更好的模型数据点的一致性。我们发现,要求所观察到和缺失的数据点的同等一致性为迭代提供了一个有效的停止标准,以防止过度解析最准确的模型推论。我们用这种停止标准的算法,从真实神经活动的时间序列数据中推断出缺失的数据点和基础网络更加一致。我们的方法恢复了神经系统活动的集体特性,如以往从未与发射时序数据一样,因此与时间相适应。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
122+阅读 · 2020年11月20日
【电子书推荐】Data Science with Python and Dask
专知会员服务
42+阅读 · 2019年6月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
人工智能 | 国际会议/SCI期刊约稿信息9条
Call4Papers
3+阅读 · 2018年1月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Adversarial Mutual Information for Text Generation
Arxiv
13+阅读 · 2020年6月30日
VIP会员
相关VIP内容
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
122+阅读 · 2020年11月20日
【电子书推荐】Data Science with Python and Dask
专知会员服务
42+阅读 · 2019年6月1日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
人工智能 | 国际会议/SCI期刊约稿信息9条
Call4Papers
3+阅读 · 2018年1月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员