Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-46965
Titel: Integrating Kolmogorov-Arnold networks with ordinary differential equations for efficient, interpretable, and robust deep learning: Epidemiology of infectious diseases as a case study
VerfasserIn: Ma, Kexin
Lu, Xu
Bragazzi, Nicola Luigi
Selzer, Dominik
Lehr, Thorsten
Tang, Biao
Sprache: Englisch
Titel: Infectious Disease Modelling
Bandnummer: 11 (2026)
Heft: 2
Seiten: 603-618
Verlag/Plattform: Elsevier
Erscheinungsjahr: 2025
Freie Schlagwörter: KAN
KAN-UDE
Deep learning
Mechanistic models
Epidemiology
DDC-Sachgruppe: 500 Naturwissenschaften
Dokumenttyp: Journalartikel / Zeitschriftenartikel
Abstract: This study extends universal differential equation (UDE) frameworks by integrating the Kolmogorov-Arnold Network (KAN) with ordinary differential equations, referred to as KAN-UDE, to achieve efficient and interpretable deep learning. Our case study centers on the epidemiology of emerging infectious diseases. Compared to UDEs based on multi-layer perceptrons, training KAN-UDE models shows significantly improved fitting performance, as evidenced by a rapid and substantial reduction in loss. KAN-UDE models demonstrate accurate reconstruction of nonlinear functions under partial time-series training data, maintaining robustness to data sparsity. This approach enables an interpretable learning process, as KAN-UDE models were reconstructed as fully mechanistic models (RMMs). While KAN-UDE models exhibit lower robustness and accuracy when real-world data randomness is considered, RMMs predict epidemic trends robustly and accurately over much longer time windows, as KAN precisely reconstructs the mechanistic functions despite data randomness.
DOI der Erstveröffentlichung: 10.1016/j.idm.2025.12.006
URL der Erstveröffentlichung: https://doi.org/10.1016/j.idm.2025.12.006
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-469655
hdl:20.500.11880/41121
http://dx.doi.org/10.22028/D291-46965
ISSN: 2468-0427
Datum des Eintrags: 12-Feb-2026
Bezeichnung des in Beziehung stehenden Objekts: Supplementary data
In Beziehung stehendes Objekt: https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S2468042725001344-mmc1.pdf
Fakultät: NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät
Fachrichtung: NT - Pharmazie
Professur: NT - Prof. Dr. Thorsten Lehr
Sammlung:SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes

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