High-resolution simulation models are essential for representing complex physical systems, yet their substantial computational cost severely limits the number of feasible high-fidelity (HF) evaluations. This problem is often addressed through multi-fidelity frameworks, which employ hierarchies of simulators with varying levels of fidelity and evaluation cost. A key difficulty in this setting is integrating information from such heterogeneous sources to accurately approximate HF simulators. This paper proposes a novel multi-fidelity emulation methodology based on ensemble learning. The base learners of the ensemble are hierarchical kriging emulators that systematically incorporate information from lower-fidelity models into HF predictions. Aggregation of these base learners via Bayesian model averaging yields the multi-fidelity emulator with principled uncertainty quantification. The between-model variance component of this uncertainty is then employed as the acquisition criterion in an adaptive design strategy to enrich the training set with informative samples. The predictive performance of the approach is assessed on a collection of well-established benchmark problems. Results show that our multi-fidelity emulator outperforms single-model alternatives in terms of accuracy and robustness. Furthermore, the adaptive design strategy effectively identifies informative samples and improves emulator performance under limited computational budgets.


翻译:高分辨率仿真模型对于表征复杂物理系统至关重要,但其高昂的计算成本严重限制了可行的高保真度评估次数。这一问题通常通过多保真度框架来解决,该框架采用具有不同保真度和评估代价的仿真器层级结构。在此场景中,整合来自这些异构源的信息以精确逼近高保真度仿真器是一项关键难题。本文提出了一种基于集成学习的多保真度仿真建模新方法。集成中的基学习器为层级克里金仿真器,能系统性地将低保真度模型信息融入高保真度预测中。通过贝叶斯模型平均聚合这些基学习器,可获得具有原则性不确定性量化的多保真度仿真器。随后,该不确定性的模型间方差分量被用作自适应设计策略中的采集准则,以利用信息性样本丰富训练集。该方法在一组公认的基准问题上进行了预测性能评估。结果表明,所提多保真度仿真器在准确性和鲁棒性方面优于单模型替代方案。此外,自适应设计策略能有效识别信息性样本,并在有限计算预算下提升仿真器性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

《运用建模与仿真赋能多域作战》报告
专知会员服务
40+阅读 · 2025年12月6日
深度学习的多视角三维重建技术综述
专知会员服务
23+阅读 · 2025年6月7日
大规模多模态模型数据集、应用类别与分类学综述
专知会员服务
58+阅读 · 2024年12月25日
深度多模态数据融合
专知会员服务
55+阅读 · 2024年11月9日
专知会员服务
236+阅读 · 2020年5月6日
综述:军事应用中使用的一些重要算法
专知
13+阅读 · 2022年7月3日
深度多模态表示学习综述论文,22页pdf
专知
33+阅读 · 2020年6月21日
专家报告|深度学习+图像多模态融合
中国图象图形学报
12+阅读 · 2019年10月23日
国家自然科学基金
5+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
6+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
1+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
19+阅读 · 2012年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关基金
国家自然科学基金
5+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
6+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
1+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
19+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员