Our work presents a novel approach to shape optimization, that has the twofold objective to improve the efficiency of global optimization algorithms while promoting the generation of high-quality designs during the optimization process free of geometrical anomalies. This is accomplished by reducing the number of the original design variables defining a new reduced subspace where the geometrical variance is maximized and modeling the underlying generative process of the data via probabilistic linear latent variable models such as Factor Analysis and Probabilistic Principal Component Analysis. We show that the data follows approximately a Gaussian distribution when the shape modification method is linear and the design variables are sampled uniformly at random, due to the direct application of the central limit theorem. The model uncertainty is measured in terms of Mahalanobis distance, and the paper demonstrates that anomalous designs tend to exhibit a high value of this metric. This enables the definition of a new optimization model where anomalous geometries are penalized and consequently avoided during the optimization loop. The procedure is demonstrated for hull shape optimization of the DTMB 5415 model, extensively used as an international benchmark for shape optimization problems. The global optimization routine is carried out using Bayesian Optimization and the DIRECT algorithm. From the numerical results, the new framework improves the convergence of global optimization algorithms, while only designs with high-quality geometrical features are generated through the optimization routine thereby avoiding the wastage of precious computationally expensive simulations.


翻译:我们的工作提出了一种新颖的形状优化方法,该方法的双重目标是提升全局优化算法的效率,同时在优化过程中促进生成无几何异常的高质量设计。这通过以下方式实现:减少原始设计变量的数量,定义一个新的降维子空间以最大化几何方差,并利用概率线性潜变量模型(如因子分析和概率主成分分析)对数据的潜在生成过程进行建模。我们证明,当形状修改方法为线性且设计变量均匀随机采样时,由于中心极限定理的直接应用,数据近似服从高斯分布。通过马氏距离衡量模型不确定性,并表明异常设计往往具有较高的该度量值。这使我们能够定义一个新的优化模型,在优化循环中对异常几何形状进行惩罚并避免其出现。该流程在DTMB 5415模型的船体形状优化中得到了验证,该模型被广泛用作形状优化问题的国际基准。全局优化过程采用贝叶斯优化和DIRECT算法执行。数值结果表明,新框架不仅提升了全局优化算法的收敛性,而且在整个优化过程中仅生成具有高质量几何特征的设计,从而避免浪费宝贵的计算密集型仿真资源。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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
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
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:45
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:37
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:27
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
9+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
11+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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
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