统计学 > 计算
[提交于 2022年5月7日
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标题: 非线性反问题的神经网络核变分推理:与贝叶斯神经网络的比较及在拓扑优化中的应用
标题: Variational Inference for Nonlinear Inverse Problems via Neural Net Kernels: Comparison to Bayesian Neural Networks, Application to Topology Optimization
摘要: 反问题以及从数据推断未知或潜在参数在工程仿真中无处不在。在识别未知参数的主要观点中,贝叶斯推理占主导地位,其中既包括关于参数的先验信息,也包括通过似然评估从观测中获得的信息,并将其纳入推理过程中。本文采用了一种类似的观点,但在数值程序上与标准推理方法略有不同,以提供关于未知潜在参数局部行为的见解。我们提出了一种变分推理方法,该方法主要以逐点方式结合观测数据,即利用正向映射相对于参数的梯度信息,反转有限数量的观测数据,并在正向映射无噪声且一对一的情况下找到潜在参数的真实个体样本。对于统计计算(作为仿真的最终目标),从经过训练的神经网络生成大量样本,该网络充当从先验到后验潜在参数的传输映射。我们开发的神经网络工具,作为推理框架的一部分并称为神经网络核(NNK),基于层次(深度)核,与标准神经网络相比,提供了更大的训练灵活性。我们展示了我们的推理过程在识别双峰和不规则分布方面,与包括马尔可夫链蒙特卡罗采样方法和贝叶斯神经网络方法在内的多种方法相比的有效性。
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