Variational autoencoder (VAE) architectures have the potential to develop reduced-order models (ROMs) for chaotic fluid flows. We propose a method for learning compact and near-orthogonal ROMs using a combination of a $\beta$-VAE and a transformer, tested on numerical data from a two-dimensional viscous flow in both periodic and chaotic regimes. The $\beta$-VAE is trained to learn a compact latent representation of the flow velocity, and the transformer is trained to predict the temporal dynamics in latent space. Using the $\beta$-VAE to learn disentangled representations in latent-space, we obtain a more interpretable flow model with features that resemble those observed in the proper orthogonal decomposition, but with a more efficient representation. Using Poincar\'e maps, the results show that our method can capture the underlying dynamics of the flow outperforming other prediction models. The proposed method has potential applications in other fields such as weather forecasting, structural dynamics or biomedical engineering.


翻译:变分自编码器(VAE)模型可以用于建立混沌流体流动的降维模型(ROM)。本文提出了一种使用$β$-VAE和变压器相结合的方法,在周期和混沌流动情况下测试了二维粘性流动的数值数据。$β$-VAE用于学习流动速度的紧凑潜在表示,变压器用于在潜在空间中预测时间动态。通过使用$β$-VAE学习潜在空间的分离表示,我们获得了一个更具可解释性的流动模型,其特征类似于观测到的正交分解,但具有更有效的表示。使用Poincar\'e图,结果显示我们的方法可以捕捉流动的基本动态,并超越其他预测模型。该方法在天气预报、结构动力学或生物医学工程等其他领域中具有潜在的应用。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】机器学习中的统计建模:概念和应用,398页pdf
专知会员服务
134+阅读 · 2022年11月5日
【干货书】贝叶斯推理决策,195页pdf
专知会员服务
84+阅读 · 2021年12月11日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月16日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
基于PyTorch/TorchText的自然语言处理库
专知
27+阅读 · 2019年4月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
0+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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月24日
Arxiv
27+阅读 · 2021年11月11日
VIP会员
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
基于PyTorch/TorchText的自然语言处理库
专知
27+阅读 · 2019年4月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
0+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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员