We study the problem of distribution shift generally arising in machine-learning augmented hybrid simulation, where parts of simulation algorithms are replaced by data-driven surrogates. We first establish a mathematical framework to understand the structure of machine-learning augmented hybrid simulation problems, and the cause and effect of the associated distribution shift. We show correlations between distribution shift and simulation error both numerically and theoretically. Then, we propose a simple methodology based on tangent-space regularized estimator to control the distribution shift, thereby improving the long-term accuracy of the simulation results. In the linear dynamics case, we provide a thorough theoretical analysis to quantify the effectiveness of the proposed method. Moreover, we conduct several numerical experiments, including simulating a partially known reaction-diffusion equation and solving Navier-Stokes equations using the projection method with a data-driven pressure solver. In all cases, we observe marked improvements in simulation accuracy under the proposed method, especially for systems with high degrees of distribution shift, such as those with relatively strong non-linear reaction mechanisms, or flows at large Reynolds numbers.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
【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
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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 · 2015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
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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 · 2015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
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员