The ability to accurately model random fields plays a critical role in science and engineering for problems involving uncertain, spatially-varying quantities such as heterogeneous material properties and turbulent flows. Deep generative models offer a powerful tool for sampling high- or infinite-dimensional uncertainties like random fields, but their reliance on large, dense training datasets limits their applicability in contexts where sufficient data is difficult or expensive to obtain. In this work, we propose a latent-space approach to generative modeling of random fields that incorporates domain knowledge to supplement limited training data. A constraint-aware variational autoencoder (VAE) with a function decoder is first used to learn compact latent representations of continuous functions that adhere to known physical or statistical constraints, even when training data is sparse or indirect. Generative modeling is then performed in the learned latent space, decoupling constraint enforcement from the sampling process. This decoupling enables expressive multi-step generative methods to be deployed in data-limited settings where existing constrained multi-step approaches are not directly applicable. The richer latent distributions captured by the generative model also overcome limitations of standard VAEs, which rely on simple parametric priors and struggle to represent complex, multimodal, or heavy-tailed distributions over functions. Efficacy is demonstrated on two challenging applications: wind velocity field reconstruction from sparse sensors and material property inference from indirect measurements. Results show the effectiveness of incorporating domain knowledge constraints for data-limited problems and the improved sample quality and robustness of the latent generative modeling approach versus directly sampling a constrained VAE.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
大模型报告:模型能力决定下限,场景适配度决定上限
专知会员服务
57+阅读 · 2024年6月3日
【斯坦福大学】Gradient Surgery for Multi-Task Learning
专知会员服务
47+阅读 · 2020年1月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
12+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
6+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关VIP内容
大模型报告:模型能力决定下限,场景适配度决定上限
专知会员服务
57+阅读 · 2024年6月3日
【斯坦福大学】Gradient Surgery for Multi-Task Learning
专知会员服务
47+阅读 · 2020年1月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员