Reduced order models based on the transport of a lower dimensional manifold representation of the thermochemical state, such as Principal Component (PC) transport and Machine Learning (ML) techniques, have been developed to reduce the computational cost associated with the Direct Numerical Simulations (DNS) of reactive flows. Both PC transport and ML normally require an abundance of data to exhibit sufficient predictive accuracy, which might not be available due to the prohibitive cost of DNS or experimental data acquisition. To alleviate such difficulties, similar data from an existing dataset or domain (source domain) can be used to train ML models, potentially resulting in adequate predictions in the domain of interest (target domain). This study presents a novel probabilistic transfer learning (TL) framework to enhance the trust in ML models in correctly predicting the thermochemical state in a lower dimensional manifold and a sparse data setting. The framework uses Bayesian neural networks, and autoencoders, to reduce the dimensionality of the state space and diffuse the knowledge from the source to the target domain. The new framework is applied to one-dimensional freely-propagating flame solutions under different data sparsity scenarios. The results reveal that there is an optimal amount of knowledge to be transferred, which depends on the amount of data available in the target domain and the similarity between the domains. TL can reduce the reconstruction error by one order of magnitude for cases with large sparsity. The new framework required 10 times less data for the target domain to reproduce the same error as in the abundant data scenario. Furthermore, comparisons with a state-of-the-art deterministic TL strategy show that the probabilistic method can require four times less data to achieve the same reconstruction error.


翻译:基于热化学状态低维流形表示传输的降阶模型(如主成分传输和机器学习技术)已被开发用于降低反应流直接数值模拟的计算成本。然而,主成分传输和机器学习通常需要大量数据才能达到足够的预测精度,而由于直接数值模拟或实验数据获取的高昂成本,这些数据可能难以获得。为缓解此类困难,可利用现有数据集或源域中的相似数据训练机器学习模型,从而在目标域中实现充分预测。本研究提出一种新型概率迁移学习框架,以增强机器学习模型在低维流形及稀疏数据场景下正确预测热化学状态的置信度。该框架采用贝叶斯神经网络与自编码器降低状态空间维度,并将知识从源域扩散至目标域。新框架被应用于不同数据稀疏性条件下的一维自由传播火焰解。结果表明,存在最优知识迁移量,该量取决于目标域可用数据量及域间相似性。在大稀疏度案例中,迁移学习可将重建误差降低一个数量级。相较于数据充足场景,新框架在目标域中仅需十分之一的数据即可达到相同误差。此外,与现有确定性迁移学习策略的对比显示,概率方法实现同等重建误差所需数据量可减少四倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
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
0+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
0+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
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
5+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
7+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
6+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
4+阅读 · 4月24日
相关VIP内容
专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
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
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
0+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
0+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员