Topology optimization by optimally distributing materials in a given domain requires non-gradient optimizers to solve highly complicated problems. However, with hundreds of design variables or more involved, solving such problems would require millions of Finite Element Method (FEM) calculations whose computational cost is huge and impractical. Here we report Self-directed Online Learning Optimization (SOLO) which integrates Deep Neural Network (DNN) with FEM calculations. A DNN learns and substitutes the objective as a function of design variables. A small number of training data is generated dynamically based on the DNN's prediction of the optimum. The DNN adapts to the new training data and gives better prediction in the region of interest until convergence. The optimum predicted by the DNN is proved to converge to the true global optimum through iterations. Our algorithm was tested by four types of problems including compliance minimization, fluid-structure optimization, heat transfer enhancement and truss optimization. It reduced the computational time by 2 ~ 5 orders of magnitude compared with directly using heuristic methods, and outperformed all state-of-the-art algorithms tested in our experiments. This approach enables solving large multi-dimensional optimization problems.


翻译:优化分配特定领域材料优化的地形优化要求非高度优化优化,以解决非常复杂的问题。然而,如果涉及数百个设计变量或更多的问题,解决这些问题需要数百万个计算成本巨大且不切实际的有限元素法(FEM)计算。这里我们报告了将深神经网络(DNN)与FEM计算相结合的自导在线学习优化(SOLO)报告。DNN将目标作为设计变量的函数来学习和替代。少量的培训数据根据DNN对最佳的预测动态生成。DNN适应新的培训数据,并在相关区域提供更好的预测,直到趋同。DNNN的最佳预测被证明通过迭代与真正的全球最佳结合。我们的算法通过四种类型的问题进行了测试,其中包括遵守最小化、流体结构优化、热传输增强和Trus优化。它将计算时间减少了2~5级,而直接使用高温方法,并超越了我们实验中的所有状态和状态的算法。

0
下载
关闭预览

相关内容

100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月16日
Arxiv
21+阅读 · 2022年2月24日
Max-Margin Contrastive Learning
Arxiv
17+阅读 · 2021年12月21日
Financial Time Series Representation Learning
Arxiv
10+阅读 · 2020年3月27日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
102+阅读 · 2019年12月19日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
相关VIP内容
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员