Deep Convolutional Architectures for Extrapolative Forecasts in Time-dependent Flow Problems
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Physical systems whose dynamics are governed by partial differential equations (PDEs) find numerous applications in science and engineering. The process of obtaining the solution from such PDEs may be computationally expensive for large-scale and parameterized problems. In this work, deep learning techniques developed especially for time-series forecasts, such as LSTM and TCN, or for spatial-feature extraction such as CNN, are employed to model the system dynamics for advection-dominated problems. This paper proposes a Convolutional Autoencoder(CAE) model for compression and a CNN future-step predictor for forecasting. These models take as input a sequence of high-fidelity vector solutions for consecutive time steps obtained from the PDEs and forecast the solutions for the subsequent time steps using auto-regression; thereby reducing the computation time and power needed to obtain such high-fidelity solutions. Non-intrusive reduced-order modeling techniques such as deep auto-encoder networks are utilized to compress the high-fidelity snapshots before feeding them as input to the forecasting models in order to reduce the complexity and the required computations in the online and offline stages. The models are tested on numerical benchmarks (1D Burgers’ equation and Stoker’s dam-break problem) to assess the long-term prediction accuracy, even outside the training domain (i.e. extrapolation). The most accurate model is then used to model a hypothetical dam break in a river with complex 2D bathymetry. The proposed CNN future-step predictor revealed much more accurate forecasting than LSTM and TCN in the considered spatiotemporal problems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».