Multi-fidelity models are of great importance due to their capability of fusing information coming from different simulations and sensors. In the context of Gaussian process regression we can exploit low-fidelity models to better capture the latent manifold thus improving the accuracy of the model. We focus on the approximation of high-dimensional scalar functions with low intrinsic dimensionality. By introducing a low dimensional bias in a chain of Gaussian processes with different fidelities we can fight the curse of dimensionality affecting these kind of quantities of interest, especially for many-query applications. In particular we seek a gradient-based reduction of the parameter space through linear active subspaces or a nonlinear transformation of the input space. Then we build a low-fidelity response surface based on such reduction, thus enabling multi-fidelity Gaussian process regression without the need of running new simulations with simplified physical models. This has a great potential in the data scarcity regime affecting many engineering applications. In this work we present a new multi-fidelity approach -- starting from the preliminary analysis conducted in Romor et al. 2020 -- involving active subspaces and nonlinear level-set learning method. The proposed numerical method is tested on two high-dimensional benchmark functions, and on a more complex car aerodynamics problem. We show how a low intrinsic dimensionality bias can increase the accuracy of Gaussian process response surfaces.


翻译:多纤维模型非常重要,因为它们具有来自不同模拟和传感器的阻燃信息能力。在高斯进程回归的背景下,我们可以利用低纤维模型来更好地捕捉潜伏的元件,从而提高模型的准确性。我们注重高维的伸缩功能近似,其内在维度较低。通过在高斯进程链中引入低维偏差,其忠诚度不同,我们可以克服影响这类数量的兴趣的维度诅咒,特别是许多质疑应用。特别是,在高斯进程回归的背景下,我们可以通过线性活性子空间或输入空间的非线性转换,寻求以梯度为基础降低参数空间的精确度。然后,我们建立一个基于这种递减的低纤维反应表层,从而使得多维度测量进程回归无需用简化的物理模型进行新的模拟。这在数据稀缺制度方面有很大的潜力,影响到许多工程应用。我们在此工作中提出了一个新的多纤维方法 -- -- 从在罗波尔和阿尔等地进行的初步分析开始。2020年,我们用一种动态的亚空基化系统和非线性系统测试了一种高基化的方法。

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