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Red de operadores profundos con eficiencia de datos para flujo inestable: un enfoque de fidelidad múltiple con submuestreo guiado por la física

Created by
  • Haebom

Autor

Sunwoong Yang, Youngkyu Lee, Namwoo Kang

Describir

Este estudio presenta un marco mejorado de red de operadores profundos de multifidelidad (DeepONet) para la predicción eficiente de campos de flujo espaciotemporales en situaciones donde los datos de alta fidelidad son escasos. Las innovaciones clave incluyen: una red de fusión que reemplaza la operación tradicional de producto escalar, lo que reduce el error de predicción en un 50,4 %, mejora la precisión en un 7,57 % y reduce el tiempo de entrenamiento en un 96 %; un enfoque de multifidelidad basado en aprendizaje por transferencia que fija la red de baja fidelidad preentrenada y entrena solo la red de fusión, lo que logra un rendimiento hasta un 76 % mejor que los métodos existentes y una precisión un 43,7 % mayor que el entrenamiento de fidelidad simple; y un método de submuestreo basado en la física que selecciona estratégicamente puntos de entrenamiento de alta fidelidad según la dinámica temporal, lo que reduce el requisito de muestra de alta fidelidad en un 40 % manteniendo una precisión similar. Experimentos exhaustivos en varias resoluciones y conjuntos de datos demuestran que el marco propuesto puede reducir significativamente el tamaño del conjunto de datos de alta fidelidad requerido y, al mismo tiempo, mantener la precisión de la predicción y superar sistemáticamente los modelos de referencia existentes.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Presentamos un nuevo marco DeepONet que puede mejorar significativamente la eficiencia de la predicción del campo de flujo espaciotemporal en situaciones donde los datos de alta fidelidad son limitados.
Lograr un tiempo de entrenamiento reducido, una precisión mejorada y menores requisitos de datos de alta fidelidad a través de redes de fusión, aprendizaje por transferencia y técnicas de submuestreo basadas en la física.
Demostrando aplicabilidad práctica a través de un desempeño consistentemente excelente en una variedad de resoluciones y conjuntos de datos.
Limitations:
Se requiere una mayor validación del rendimiento de generalización del marco propuesto. Podría ser necesario evaluar su rendimiento con diversos tipos de datos de campos de flujo.
Tal vez se necesiten más investigaciones para optimizar la configuración de los parámetros para los métodos de submuestreo basados en la física.
Es posible que el diseño esté optimizado para un tipo específico de campo de flujo. Se requiere la evaluación de su aplicabilidad y rendimiento para otros tipos de problemas.
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