人工智能、建模与仿真

计算科学 模拟 机器学习 造型
2021-12-16 18:15:22

人工智能 (AI) 及其子集,即深度学习 (DL)、机器学习 (ML) 等在工程、技术和科学领域变得越来越普遍。建模与仿真 (M&S) 也不例外。我目前正在从事一个项目,其目标是利用 AI 和 M&S 提出的协同作用,以提出更有效的模型和结果。

我知道有很多关于这个主题的出版物,尽管我发现到目前为止我遇到的出版物有两个限制: 1. 关于 AI + M&S 的出版物是非常专用的,例如 DL 在油藏建模中的应用,ML 在流体动力学中的应用。2.人工智能在M&S中的应用通常集中在系统层次中的特定层次上(我想通过系统层次来解决M&S中的不同层次)。例如,我看到有一些论文讨论了在分析模拟结果中使用 DL 以优化同一模拟的输入(它属于敏感性分析的范畴)。

所以底线是我没有看到任何关于在整个 M&S 中使用人工智能的全面工作,假设有模型可以学习如何使用现有模型生成新的改进模型。也就是说,建议智能工具能够仅通过一些输入数据来学习如何执行模拟。

我错过了什么吗?我是不是看的不够仔细才能找到这样的出版物?

1个回答

所以底线是我没有看到任何关于在整个 M&S 中使用人工智能的全面工作,假设有模型可以学习如何使用现有模型生成新的改进模型。

在这方面肯定有一些工作要做。这是科学机器学习的领域。目前,我将其分为三个主要路径:

  1. 模拟之外的神经网络。这通常被称为物理信息神经网络,其中神经网络表示某种模型(通常是微分方程)的解,然后将该神经网络用作一种数据驱动对象的形式,该对象针对科学模型进行了正则化. 这是该主题的新经典论文之一这些方面的软件包括DeepXDENeuralNetDiffEq.jl
  2. 模拟中的神经网络。本质上,您可以使用通用逼近器来增强您的模拟,以直接从数据中学习模型的缺失部分。这是我的工作,预印本是Universal Differential Equations for Scientific Machine Learning沿着这些思路的软件是DiffEqFlux.jl
  3. 数据驱动的方程发现技术。这些方法不是模拟,而是试图找到要使用的模拟,例如Koopman 动态模式分解 (DMD)动力系统的稀疏识别 (SInDy)SInDy 与经典的 AI 技术有些相关,可以与字典学习之类的东西混合,或者可以与神经网络混合,如通用微分方程论文和本文关于非线性基础发现的论文中所示。