Parameter space reduction has been proved to be a crucial tool to speed-up the execution of many numerical tasks such as optimization, inverse problems, sensitivity analysis, and surrogate models' design, especially when in presence of high-dimensional parametrized systems. In this work we propose a new method called local active subspaces (LAS), which explores the synergies of active subspaces with supervised clustering techniques in order to carry out a more efficient dimension reduction in the parameter space. The clustering is performed without losing the input-output relations by introducing a distance metric induced by the global active subspace. We present two possible clustering algorithms: K-medoids and a hierarchical top-down approach, which is able to impose a variety of subdivision criteria specifically tailored for parameter space reduction tasks. This method is particularly useful for the community working on surrogate modelling. Frequently, the parameter space presents subdomains where the objective function of interest varies less on average along different directions. So, it could be approximated more accurately if restricted to those subdomains and studied separately. We tested the new method over several numerical experiments of increasing complexity, we show how to deal with vectorial outputs, and how to classify the different regions with respect to the local active subspace dimension. Employing this classification technique as a preprocessing step in the parameter space, or output space in case of vectorial outputs, brings remarkable results for the purpose of surrogate modelling.


翻译:事实证明,减少空间参数已被证明是加速执行许多数字任务的关键工具,例如优化、反问题、敏感度分析和代用模型设计,特别是当存在高维分光化系统时,加速执行许多数字任务的关键工具,如优化、反问题、敏感度分析和代用模型设计。在这项工作中,我们提出了一种称为本地活动子空间(LAS)的新方法,该方法探索与受监督的集群技术一起运行中的子空间的协同效应,以便在参数空间空间中实现更高效的尺寸减少。通过引入全球活动子空间引出的距离度测量,进行分组不会失去输入输出关系。我们提出了两种可能的组合算法:K型模型和等级自上而下的方法,这可以对参数空间减少任务进行各种分层的分类。这种方法对从事模拟的社区特别有用。 通常,参数空间参数空间参数是按不同方向平均较少变化的目标功能的子领域。因此,如果局限于这些子数据库并单独研究,可以比较准确度。我们在多个不同数字模型中测试了新的方法,在空间数据处理日益复杂的空间结果时,我们展示了如何将空间数据分析,将空间的分级分析作为空间的分级,将空间的分级,我们如何将空间的分级技术与前的分级与分级分析与分级进行。

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