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Emulación de esténcil neuronal de pocos disparos aumentada con datos para la identificación de sistemas de modelos informáticos

Created by
  • Haebom

Autor

Sanket Jantre, Deepak Akhare, Xiaoning Qian, Nathan M. Urban

Describir

Este artículo propone una estrategia eficiente de aumento de datos para el modelado de ecuaciones diferenciales parciales (EDP). Se emplean EDP neuronales, que utilizan redes neuronales, en lugar de los solucionadores numéricos de EDP convencionales. Sin embargo, los métodos convencionales requieren una gran cantidad de datos para entrenar EDP neuronales utilizando las trayectorias de solución obtenidas mediante la integración a largo plazo del solucionador de EDP. En este artículo, presentamos una estrategia de aumento de datos con eficiencia de muestreo que genera datos de entrenamiento de EDP neuronales a partir de un modelo informático mediante el muestreo de relleno espacial de estados locales de plantilla. Este método elimina gran parte de la redundancia espaciotemporal presente en los datos de trayectoria y sobremuestrea estados que rara vez se visitan, pero que ayudan a las EDP neuronales a generalizarse en el espacio de estados. Experimentos con datos sintéticos demuestran la eficacia del método propuesto, demostrando un rendimiento superior al de los métodos convencionales.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Las estrategias de aumento de datos con uso eficiente de muestras pueden reducir significativamente la cantidad de datos necesarios para entrenar PDE neuronales.
Podemos aprender un operador de plantilla PDE neuronal que sea más preciso y tenga un mejor rendimiento de generalización que los métodos existentes.
Presentamos una metodología general aplicable a una variedad de sistemas PDE.
Consiga un rendimiento equivalente o mejor con un coste computacional 10 veces menor.
Limitations:
El rendimiento del método propuesto puede variar según el sistema PDE y la estrategia de muestreo utilizada.
Dado que estos son resultados experimentales que utilizan datos sintéticos, se requiere una verificación adicional para comprobar el rendimiento en aplicaciones del mundo real.
Se necesita más investigación para optimizar el tamaño de la plantilla y la estrategia de muestreo.
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