Qualitative and quantitative enhancement of parameter estimation for model-based diagnostics using automatic differentiation with an application to inertial fusion
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Parameter estimation using observables is a fundamental concept in the experimental sciences. Mathematical models that represent the physical processes can enable reconstructions of the experimental observables and greatly assist in parameter estimation by turning it into an optimization problem which can be solved by gradient-free or gradient-based methods. In this work, the recent rise in flexible frameworks for developing differentiable scientific computing programs is leveraged in order to dramatically accelerate data analysis of a common experimental diagnostic relevant to laser–plasma and inertial fusion experiments, Thomson scattering. A differentiable Thomson-scattering data analysis tool is developed that uses reverse-mode automatic differentiation (AD) to calculate gradients. By switching from finite differencing to reverse-mode AD, three distinct outcomes are achieved. First, gradient descent is accelerated dramatically to the extent that it enables near real-time usage in laser–plasma experiments. Second, qualitatively novel quantities which require <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi class="MJX-tex-calligraphic">O</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:msup> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:math> parameters can now be included in the analysis of data which enables unprecedented measurements of small-scale laser–plasma phenomena. Third, uncertainty estimation approaches that leverage the value of the Hessian become accurate and efficient because reverse-mode AD can be used for calculating the Hessian.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».