Physics-based и data-driven моделирование

В этом посту поговорим про различия в двух подходах моделирования, а именно, чем отличаются физически обоснованные модели от моделей, основанных на данных. На самом деле между этими двумя понятиями есть и кое-что среднее, что становится актуальнее в решение научных задач. Но об этом позже. 

Итак, начнем с моделей, основанных на данных. Такого рода модели встречаются почти на каждом шагу. Любая задача машинного обучения, будь то регрессия (например, предсказание цен на товары), классификация (определение маркера болезни по данным об анализах пациента), рекомендация (определение более подходящего видео в вашей ленте), сегментация (определение объектов на фото или видео) и т. д. Задач машинного обучения достаточно много, но все они требуют одного - данных.

В этом классе моделей требуется собрать подходящий набор данных, обработать его (например, убрать различные аномалии или трансформировать переменные), определиться с типом задачи, выбрать модель для этого типа задачи и подать данные на вход. И, наконец, обучить модель, подбирая оптимальным образом весовые коэффициенты. 

Модели, основанные на данных, по факту являются статистическими моделями, которые наилучшим образом аппроксимируют неизвестную зависимость. Во многих задачах неизвестны закономерности между независимыми переменными и результирующим признаком или признаками. Они либо сложны для описания, либо у нас нет четкой формулы для получения ответа. Именно здесь такие статистические модели приходят на помощь.