• Aucun résultat trouvé

PDE-Driven Spatiotemporal Disentanglement

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Partager "PDE-Driven Spatiotemporal Disentanglement"

Copied!
2
0
0

Texte intégral

(1)

HAL Id: hal-03181039

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03181039

Submitted on 25 Mar 2021

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Distributed under a Creative Commons Attribution| 4.0 International License

PDE-Driven Spatiotemporal Disentanglement

Jérémie Donà, Jean-Yves Franceschi, Sylvain Lamprier, Patrick Gallinari

To cite this version:

Jérémie Donà, Jean-Yves Franceschi, Sylvain Lamprier, Patrick Gallinari. PDE-Driven Spatiotempo-ral Disentanglement. The Ninth International Conference on Learning Representations, May 2021, Vienne (virtual), Austria. �hal-03181039�

(2)

PDE-Driven Spatiotemporal Disentanglement

Jérémie Donà,

1

Jean-Yves Franceschi,

1

Sylvain Lamprier,

1

Patrick Gallinari

1,2

1

Sorbonne Université, CNRS, LIP6, F-75005 Paris, France

2

Criteo AI Lab, Paris, France

Motivation

• Disentanglement improves interpretability and prediction

• Prior spatiotemporal disentanglement works are often

complex and do seldom analysis of its meaning

• We aim at grounding spatiotemporal disentanglement on

stronger foundations

Separation of Variables as Disentanglement

• Consider the heat equation:

∂u

∂t = c

2 2u

∂x2 , u(0, t) = u(L, t) = 0, u(x, 0) = f (x),

with separable solutions:

u(x, t) = µ sinnπ L x  | {z } φ(x) exp −cnπ L 2 t ! | {z } ψ(t) = ξ φ(x) × ψ(t)

This method separates factors of variations and can be

generalized and applied to numerous systems

Separation of Variables for Observations

State uv : (x, t) 7→ uv(x, t), observations v = vt0, . . . , vt1

corresponding to a spatial measurement of u:

vt = ζ uv(., t)

Following the functional separation of variables, we

seek φ, ψ, U , ξ and ζ such that:

z = ξ φ(x), ψ(t), u(x, t) = U (z), vt = ζ u(·, t),

with associated ODEs or PDEs on φ, ψ and U

• We abstract the unknown spatial coordinates:

vt = (ζ ◦ U ◦ ξ) φ(·), ψ(t) = D φ, ψ(t)

In practice, we learn vectorial φ ≡ S and ψ ≡ Tt

S and Tt0 are inferred with encoders ES and ET from

conditioning frames:

Vτ(t0) = vt0, . . . , vt0

Prediction Constraints

T ≡ ψ is driven by an ODE: ∂Tt

∂t = f (Tt)

• Forecasting and alignment losses:

Lpred = X t kbvt − vtk22 LAE = D  S, ET  Vτ t0  − vt0 2 2

Disentanglement Constraints

From a strict S invariance constraint to a weaker one to

take into account variations of observable content:

∂ES(Vτ(t)) ∂t = 0 ⇒ LSreg = ES Vτ(t0) − ES Vτ(t1 − τ )  2 2 • Disentanglement loss: LTreg = Tt0 2 2 = ET Vτ(t0)  2 2 t=0 t=6 t=14 t=99 In pu t fr am es Co nt en t in pu t MI M DD PA E Ou rs Sw ap Tr ut h Ph yD Ne t Models

SST Mov. MNIST TaxiBJ Pred. Pred. Swap Pred.

MSE SSIM MSE

PhyDNet 1.27 0.3878 0.2839 41.9 DDPAE — 0.6446 0.6378 — MIM 0.91 0.6529 — 42.9 Ours 0.86 0.7990 0.7713 39.5 Ours (no S) 0.95 0.6707 — 43.7 t= 0 t= 4 t= 8 Truth Ours

Swap MIM PhyDNet

Co nt en t in pu t In pu t fr am es

Références

Documents relatifs

To test whether the vesicular pool of Atat1 promotes the acetyl- ation of -tubulin in MTs, we isolated subcellular fractions from newborn mouse cortices and then assessed

Néanmoins, la dualité des acides (Lewis et Bronsted) est un système dispendieux, dont le recyclage est une opération complexe et par conséquent difficilement applicable à

Cette mutation familiale du gène MME est une substitution d’une base guanine par une base adenine sur le chromosome 3q25.2, ce qui induit un remplacement d’un acide aminé cystéine

En ouvrant cette page avec Netscape composer, vous verrez que le cadre prévu pour accueillir le panoramique a une taille déterminée, choisie par les concepteurs des hyperpaysages

Chaque séance durera deux heures, mais dans la seconde, seule la première heure sera consacrée à l'expérimentation décrite ici ; durant la seconde, les élèves travailleront sur

A time-varying respiratory elastance model is developed with a negative elastic component (E demand ), to describe the driving pressure generated during a patient initiated

The aim of this study was to assess, in three experimental fields representative of the various topoclimatological zones of Luxembourg, the impact of timing of fungicide

Attention to a relation ontology [...] refocuses security discourses to better reflect and appreciate three forms of interconnection that are not sufficiently attended to