Many-query analyses, in which a computational model is repeatedly evaluated, play an important role in uncertainty quantification and optimization for engineering design. However, many-query analyses can be prohibitively expensive when considering high-fidelity numerical models, especially those governed by partial differential equations (PDEs). Surrogate modeling replaces costly simulations with cheap approximations, enabling practical uncertainty quantification and design workflows. Machine learning (ML) approaches to surrogate modeling have gained significant traction in the development of surrogate models due to their non-intrusive nature; they do not require access to the underlying simulation code. The Operator Inference (OpInf) approach, in particular, fits reduced operators to state and corresponding time derivative data. However, high-fidelity training data is scarce due to limited computational budgets, and OpInf models trained on such scarce data often exhibit high variance, a critical liability in high-risk engineering design. We propose Multifidelity Operator Inference (MF-OpInf), which reduces this variance by supplementing scarce high-fidelity snapshots with abundant low-fidelity data drawn from coarser discretizations of the same problem. MF-OpInf handles data across varying fidelity levels by utilizing a multifidelity linear regression framework to estimate the reduced operators. Numerical experiments on model PDE problems demonstrate that MF-OpInf predicts PDE solution fields with higher accuracy compared to the high-fidelity-only OpInf with the same computational budget.


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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/
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