(Interessant) Funktionen aus Daten ableiten ...

[TheWeather]

Für einige vielleicht interessant.

Ein Artikel, den ich heute von einem Freund erhalten habe und den ich für die Erstellung von Kennlinien aus Datensammlungen für sehr geeignet halte - Software zum freien Download ...

Über den Heise-Link gelangt man zum Download des Paketes.

Hier die Beschreibung:

Wissenschafts-KI zum Download
Die US-Wissenschaftler Michael Schmidt und Hod Lipson von der Cornell University haben ein Programm entwickelt, das aus experimentellen Daten Naturgesetzte extrahieren kann. Das Eureqa[1] genannte Programm steht jetzt zum freien Download zur Verfügung,  berichtet[2] das US-Magazin Wired auf seiner Online-Seite.
Im April diesen Jahres hatten Schmidt und Lipson internationales Aufsehen erregt, als sie das Programm in einem im Wissenschaftsjournal Science erschienenen Aufsatz[3]  vorstellten: Die Software benutzt die so genannte symbolische Regression – dabei werden Daten gesucht, die einen Zusammenhang haben könnten. Diese Daten versucht das Programm mit Hilfe von Gleichungen anzufitten. Die besten Gleichungen werden dann kombiniert, leicht modifiziert, und wieder gegen die Daten getestet, dann wieder modifiziert und so weiter.
Um die Fähigkeiten ihres Ansatzes zu demonstrieren, hatten die Wissenschaftler die Bewegungsdaten eines so genannten Doppelpendels analysieren lassen. Dabei wird an einem Arm eines Pendels ein weiteres Pendel befestigt – das System ist ein beliebtes Modell zur Demonstration von chaotischen Prozessen. Nach rund einem Tag Rechenzeit hatte Eurequa aus diesen Daten den so genannten Hamilton-Operator des Doppelpendels gefunden und daraus auf die Erhaltung des Gesamtdrehimpulses geschlossen.
Die Veröffentlichung des Aufsatzes hatte für erhebliches Aufsehen gesorgt, zumal in der selben Nummer auch ein Roboter beschrieben wurde, der selbstständig das Genom von Hefepilzen untersucht – Wired hatte daraufhin das "Ende der Wissenschaften" ausgerufen.  Schmidt und Lipson selbst hatten das allerdings nicht so gesehen – sie halten die automatisierte Untersuchung experimenteller Daten für eine großartige Möglichkeit, Wissenschaftler auf interessante Zusammenhänge hinzuweisen, die sie sonst übersehen würden. Die neuste Version von Eureqa soll zu diesem Zweck bei unklarer Datenlage auch Vorschläge für weitere Experimente machen.
•   Siehe dazu auch TR 10/2009: Der Prozessor als Professor[4]
(wst[5]/TR)

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URL dieses Artikels:
http://www.heise.de/newsticker/meldung/Wissenschafts-KI-zum-Download-877627.html
Links in diesem Artikel:
 [1] http://ccsl.mae.cornell.edu/eureqa
 [2] http://www.wired.com/wiredscience/2009/12/download-robot-scientist
 [3] http://ccsl.mae.cornell.edu/sites/default/files/Science09_Schmidt.pdf)
 [4] http://www.heise.de/tr/artikel/Der-Prozessor-als-Professor-832404.html
 [5] mailto:wst@heise.de

Gruß Hans

[TheWeather]

Ich muss es nochmal vorkramen, weil ich mich wundere, dass es noch niemanden interessiert hat.

Diese Software (kostenlos) kann tatsächlich nach meinen bisherigen Versuchen Algorithmen erkennen, ob Daten periodischen, exponentiellen oder wie auch immer gearteten Zusammenhängen unterliegen.

Dass müsste doch "ein gefundenes Fressen" für all diejenigen sein, welche aus ihren Daten einen funktionalen Zusammenhang zur Beschreibung von Wetterereignissen ableiten möchten - sehr einfach in der Anwendung und nach meinem Ermessen - TOP -

Einfach ein paar Daten aus z.B. Excel in die Auswertung "rüber ziehen" und sehen, was die Funktionserkennung daraus macht. Das ist fast so einfach wie "Rad fahren".

Ich selbst hab schon mal Kennlinien von Thermoelementen damit ausgewertet. Bereits nach kurzer Laufzeit wurden Funktionen erzeugt, die annähernd mit denen (im Rahmen langer wissenschaftlicher Versuchsreihen) entwickelten Funktionen weitgehend überein stimmen.

Vielleicht kommt ja das "Aha"-Erlebnis im zweiten Anlauf?

Gruß Hans

[TheWeather]

Hallo wettermichl,

zur Frage in "Sonne und Erde = Klima":

Ja, ich hab' schon verschiedene (einfache) Funktionen ausprobiert, bei denen ich das Ergebnis kenne. Einfache Beispiele: 1/x, trigonometrische wie sin/cos, ..., Polynome, Pt100, Kennlinien für Thermoelemente und einige periodische Funktionen, generell immer mit vielleicht von 20 bis 100 Wertepaaren.

Das geht bei mir wahnsinnig schnell, bis es auf einige Prozent stimmt. Du kannst die Iterationen zwischendrin abbrechen, wenn Dir das Ergebnis reicht, ansonsten wird's halt bei Wertepaaren, für die es keine echte Funktion gibt, immer bei einigen Prozent Fehlern bleiben. ABER: Wesentliche Parameter werden tatsächlich innerhalb kürzester Zeit richtig erkannt und eine passende Näherungsformel wird in ebenso kurzer Zeit ermittelt. Ich war von den Socken ...

Wie's bei vielen hundert oder tausend Wertepaaren aussieht, hab, ich selbst auch noch nicht probiert - vermute aber, Eurequa würde auch da tatsächlich eine Funktion finden, um das Verhalten einigermaßen mathematisch beschreiben zu können.

Na ja - das Schöne dabei - man muss nicht wirklich Mathematiker sein, um das Tool nutzen zu können.

Wenn also, wie im Falle der Sonnenaktivitäten, eine gewisse Periodizität vermutet wird, wäre es, bei vorhandenen Daten (Wertepaaren) wohl ein Leichtes, diese Vermutung grob über die Ergebnisse von Eurequa nachzuweisen oder sich vielleicht über ganz andere Ergebnisse zu freuen ...  

Ich hab' die Links von nane durchsucht, finde aber keine passende Datentabellen zu Sonnenaktivitäten, NUR schöne Grafiken ... wenn ich Daten hätte, hätt' ich's schon gleich mal ausprobiert.

In meiner Studienzeit hab' ich noch Matritzen bis vielleicht 6x6 mit dem programmierbaren Taschenrechner in endlicher Zeit gelöst, mit PCs sind knapp 30x30 zumindest in Minutenschnelle umsetzbar. Wenn Eurequa nun zig Stunden braucht, um einen Zusammenhang a) zu finden und b) zu verfeinern, find' ich das eine tolle Sache: Starten - laufen lassen - irgendwann gucken, was raus gekommen ist - bewerten.

Eurequa dokumentiert ja den Stand der Fehlerabweichungen gegen die reellen Wertepaare - um's "Abbrechen" wird man also kaum herum kommen, wenn Eurequa nicht endlos eine "ideale" Funktionsbeschreibung suchen soll. Danach werden einem aber alle Lösungsansätze und die Fehlerabweichungen in einer Tabelle präsentiert - die "beste" Beschreibung ganz oben ...

Gruß Hans

[nane]

dann viel spass
unterm plot findest du die daten zum abruf.

http://www.climate4you.com/Sun.htm#Sunspot activity since 1700

oder ..

http://sidc.oma.be/sunspot-data/dailyssn.php

[TheWeather]

Danke Dir!

... muss erst mal sehen, wie ich die Daten aufdrösele, um sie in Excel rein zu bekommen ...

... Ergebnis hoffentlich demnächst ...

Gruß Hans

[nane]

schau mal hier ..
die habe ich zuletzt zum grafik erstellen genutzt ..
der datenbestand ist sehr leicht zu verwenden.

ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/SOLAR_DATA/SUNSPOT_NUMBERS/MONTHLY