In this work, the uncertainty associated with the finite element discretization error is modeled following the Bayesian paradigm. First, a continuous formulation is derived, where a Gaussian process prior over the solution space is updated based on observations from a finite element discretization. To avoid the computation of intractable integrals, a second, finer, discretization is introduced that is assumed sufficiently dense to represent the true solution field. A prior distribution is assumed over the fine discretization, which is then updated based on observations from the coarse discretization. This yields a posterior distribution with a mean that serves as an estimate of the solution, and a covariance that models the uncertainty associated with this estimate. Two particular choices of prior are investigated: a prior defined implicitly by assigning a white noise distribution to the right-hand side term, and a prior whose covariance function is equal to the Green's function of the partial differential equation. The former yields a posterior distribution with a mean close to the reference solution, but a covariance that contains little information regarding the finite element discretization error. The latter, on the other hand, yields posterior distribution with a mean equal to the coarse finite element solution, and a covariance with a close connection to the discretization error. For both choices of prior a contradiction arises, since the discretization error depends on the right-hand side term, but the posterior covariance does not. We demonstrate how, by rescaling the eigenvalues of the posterior covariance, this independence can be avoided.


翻译:本研究遵循贝叶斯范式对有限元离散误差相关的不确定性进行建模。首先,推导了连续形式的数学表达,其中基于有限元离散的观测数据更新解空间上的高斯过程先验。为避免计算不可解积分,引入第二个更细化的离散化网格,该网格被假定足够密集以表征真实解场。在细化网格上设定先验分布,随后基于粗网格观测数据对其进行更新,由此得到后验分布:其均值作为解的估计值,协方差则建模该估计值的不确定性。本文考察两种特定的先验选择:一种通过为右端项赋予白噪声分布而隐式定义的先验,另一种协方差函数等于偏微分方程格林函数的先验。前者产生的后验均值接近参考解,但协方差包含关于有限元离散误差的信息较少;后者则产生均值等于粗网格有限元解的后验分布,且其协方差与离散误差密切相关。两种先验选择均存在矛盾——离散误差本应依赖于右端项,但后验协方差却未体现此依赖关系。我们展示了如何通过重新缩放后验协方差的特征值来规避这种独立性。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
2+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Efficiently Embedding Dynamic Knowledge Graphs
Arxiv
14+阅读 · 2019年10月15日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:33
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:21
相关VIP内容
相关资讯
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
2+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员