In uncertainty quantification, variance-based global sensitivity analysis quantitatively determines the effect of each input random variable on the output by partitioning the total output variance into contributions from each input. However, computing conditional expectations can be prohibitively costly when working with expensive-to-evaluate models. Surrogate models can accelerate this, yet their accuracy depends on the quality and quantity of training data, which is expensive to generate (experimentally or computationally) for complex engineering systems. Thus, methods that work with limited data are desirable. We propose a diffeomorphic modulation under observable response preserving homotopy (D-MORPH) regression to train a polynomial dimensional decomposition surrogate of the output that minimizes the number of training data. The new method first computes a sparse Lasso solution and uses it to define the cost function. A subsequent D-MORPH regression minimizes the difference between the D-MORPH and Lasso solution. The resulting D-MORPH based surrogate is more robust to input variations and more accurate with limited training data. We illustrate the accuracy and computational efficiency of the new surrogate for global sensitivity analysis using mathematical functions and an expensive-to-simulate model of char combustion. The new method is highly efficient, requiring only 15% of the training data compared to conventional regression.


翻译:在不确定性量化中,基于方差的全局灵敏度分析通过将输出总方差分解为各输入变量的贡献,定量确定每个输入随机变量对输出的影响。然而,当处理计算代价高昂的模型时,计算条件期望可能成本过高。代理模型可以加速这一过程,但其准确性取决于训练数据的质量和数量,而对于复杂工程系统,生成这些数据(通过实验或计算)成本昂贵。因此,需要能够在有限数据下工作的方法。我们提出一种可观测响应保持同伦下的微分同胚调制(D-MORPH)回归方法,用于训练输出变量的多项式维数分解代理模型,以最小化所需训练数据量。新方法首先计算稀疏Lasso解,并以其定义成本函数。随后的D-MORPH回归最小化D-MORPH解与Lasso解之间的差异。基于D-MORPH得到的代理模型对输入变化更具鲁棒性,且在有限训练数据下更精确。我们通过数学函数和计算成本高昂的炭燃烧模拟模型,验证了新代理模型在全局灵敏度分析中的准确性和计算效率。新方法具有高效性,仅需传统回归方法15%的训练数据量。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
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
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
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
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
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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
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 · 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
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月4日
VIP会员
最新内容
乌克兰战场背后的新武器
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:55
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
5+阅读 · 今天1:54
美国陆军航空兵:以愿景引领转型
专知会员服务
3+阅读 · 今天1:38
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 6月11日
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
5+阅读 · 6月11日
相关VIP内容
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
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
相关资讯
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
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
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
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
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
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 · 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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员