Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > physics > arXiv:2103.00779

帮助 | 高级搜索

物理学 > 计算物理

arXiv:2103.00779 (physics)
[提交于 2021年3月1日 (v1) ,最后修订 2021年7月23日 (此版本, v2)]

标题: 流形学习用于原子模拟的粗粒化:非晶固体的应用

标题: Manifold learning for coarse-graining atomistic simulations: Application to amorphous solids

Authors:Katiana Kontolati, Darius Alix-Williams, Nicholas M. Boffi, Michael L. Falk, Chris H. Rycroft, Michael D. Shields
摘要: 我们引入了一个广义的机器学习框架,以概率方式参数化符合连续介质理论的非线性偏微分方程形式的上尺度模型,该框架基于机械变形和流动过程的粗粒度原子模拟数据。 所提出的框架利用了一个假设的粗粒化方法,结合流形学习和基于代理模型的优化技术。 描述多尺度模型感兴趣量的粗粒度高维数据被投影到一个非线性流形上,该流形的几何和拓扑结构被用于以流形距离的形式测量行为差异。 使用高斯过程回归构建一个代理模型,以识别随机参数与距离之间的映射关系。 采用无导数优化方法,自适应地确定一组唯一的上尺度模型参数,这些参数能够快速再现系统的行为,同时保持与粗粒度原子级模拟的一致性。 所提出的方法被应用于学习塑性剪切转变区(STZ)理论的参数,该理论描述了非晶固体中的塑性变形,以及在原子尺度和连续介质表示之间转换所需的粗粒化参数。 我们证明该方法能够成功地将粗粒度微观模拟与宏观可观测量联系起来,并在不同尺度的模型之间实现高水平的一致性。
摘要: We introduce a generalized machine learning framework to probabilistically parameterize upper-scale models in the form of nonlinear PDEs consistent with a continuum theory, based on coarse-grained atomistic simulation data of mechanical deformation and flow processes. The proposed framework utilizes a hypothesized coarse-graining methodology with manifold learning and surrogate-based optimization techniques. Coarse-grained high-dimensional data describing quantities of interest of the multiscale models are projected onto a nonlinear manifold whose geometric and topological structure is exploited for measuring behavioral discrepancies in the form of manifold distances. A surrogate model is constructed using Gaussian process regression to identify a mapping between stochastic parameters and distances. Derivative-free optimization is employed to adaptively identify a unique set of parameters of the upper-scale model capable of rapidly reproducing the system's behavior while maintaining consistency with coarse-grained atomic-level simulations. The proposed method is applied to learn the parameters of the shear transformation zone (STZ) theory of plasticity that describes plastic deformation in amorphous solids as well as coarse-graining parameters needed to translate between atomistic and continuum representations. We show that the methodology is able to successfully link coarse-grained microscale simulations to macroscale observables and achieve a high-level of parity between the models across scales.
评论: 34页,12图,参考文献已添加,第4节已添加,第2.1节已更新
主题: 计算物理 (physics.comp-ph)
引用方式: arXiv:2103.00779 [physics.comp-ph]
  (或者 arXiv:2103.00779v2 [physics.comp-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2103.00779
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
相关 DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117008
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Katiana Kontolati [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2021 年 3 月 1 日 06:04:32 UTC (4,714 KB)
[v2] 星期五, 2021 年 7 月 23 日 21:10:21 UTC (4,627 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
查看许可
当前浏览上下文:
physics.comp-ph
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2021-03
切换浏览方式为:
physics

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号