We present a dimension-reduced KRnet map approach (DR-KRnet) for high-dimensional inverse problems, which is based on an explicit construction of a map that pushes forward the prior measure to the posterior measure in the latent space. Our approach consists of two main components: data-driven VAE prior and density approximation of the posterior of the latent variable. In reality, it may not be trivial to initialize a prior distribution that is consistent with available prior data; in other words, the complex prior information is often beyond simple hand-crafted priors. We employ variational autoencoder (VAE) to approximate the underlying distribution of the prior dataset, which is achieved through a latent variable and a decoder. Using the decoder provided by the VAE prior, we reformulate the problem in a low-dimensional latent space. In particular, we seek an invertible transport map given by KRnet to approximate the posterior distribution of the latent variable. Moreover, an efficient physics-constrained surrogate model without any labeled data is constructed to reduce the computational cost of solving both forward and adjoint problems involved in likelihood computation. Numerical experiments are implemented to demonstrate the validity, accuracy, and efficiency of DR-KRnet.


翻译:本文提出了一种面向高维逆问题的降维KRnet映射方法(DR-KRnet),该方法基于显式构造一个将隐空间中的先验测度推送到后验测度的映射。我们的方法包含两个主要组成部分:数据驱动的VAE先验与隐变量后验的密度近似。实际应用中,初始化一个与现有先验数据一致的先验分布通常并非易事;换言之,复杂的先验信息往往超出简单的先验手工设计范畴。我们采用变分自编码器(VAE)来逼近先验数据集的潜在分布,这通过隐变量与解码器实现。利用VAE先验提供的解码器,我们在低维隐空间中重构问题。特别地,我们寻求由KRnet给出的可逆传输映射来逼近隐变量的后验分布。此外,我们构建了一个无需任何标注数据的高效物理约束代理模型,以降低似然计算中涉及的求解正问题与伴随问题的计算成本。数值实验验证了DR-KRnet的有效性、精确性与高效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月21日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Memory-Gated Recurrent Networks
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月24日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
10+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员