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Enregistrement W7132955796

Adaptive Surrogate Modelling for the Uncertainty Quantification of Large-Scale Nonlinear PDE-based Problems

2024· dissertation· W7132955796 sur OpenAlexafffund
Geoffrey Donoghue

Notice bibliographique

RevueTSpace · 2024
Typedissertation
Langue
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueModel Reduction and Neural Networks
Établissements canadiensVector InstituteInstitute for Christian Studies
Organismes subventionnairesKenneth M. Molson FoundationUniversity of TorontoMolson Foundation
Mots-clésUncertainty quantificationPolynomial chaosData assimilationNonlinear systemEnsemble Kalman filterResidualUncertainty analysisRobustness (evolution)Kalman filterSurrogate model
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The quantification and control of uncertainty is paramount for the simulation-based characterization of engineering systems. However, the high costs of uncertainty quantification (UQ) often preclude engineers from developing a comprehensive understanding of the uncertainty inherent in large-scale simulations. This thesis presents work towards scaling UQ to large-scale, engineering-relevant problems via three distinct contributions. First, we develop a goal-oriented, adaptive method for the forward UQ of systems modeled by stochastically parametrized nonlinear conservation laws. The method exploits localized structure in the spatio-parameter approximation spaces to enable efficient and reliable UQ of quantities of interest. The formulation comprises (i) a discontinuous Galerkin method; (ii) element-wise polynomial chaos expansions; (iii) spatio-stochastic dual-weighted residual error estimates; and (iv) a projection-based spatio-parameter anisotropic error indicator and the associated adaptation mechanics. We demonstrate the effectiveness of the formulation for transonic turbulent flows with uncertainties in flow conditions and turbulence model parameters. Second, we develop an efficient multi-fidelity data assimilation method for large-scale nonlinear dynamical systems. The formulation comprises (i) an ensemble Kalman filter (EnKF) to tractably handle high-dimensional, nonlinear dynamical models; (ii) projection-based reduced order models (ROMs), which accelerate the evaluation of ensemble forecast by several orders of magnitude and are constructed on the fly using the ensemble of full-order model (FOM) trajectories; and (iii) multi-fidelity statistical estimates that optimally combine the FOM and ROM forecasts. We demonstrate the effectiveness of the formulation using unsteady aerodynamic flow past an airfoil. Lastly, we develop a data assimilation method for large-scale dynamical systems that exhibit strong nonlinearities, which can render the standard EnKF less effective. The formulation comprises (i) ensemble transport filter (EnTF), which generalizes the EnKF to stronger nonlinarities using the transport map, (ii) ROMs, which reduce the state dimension and accelerate the ensemble forecast to overcome the scaling challenges associated with transport maps, and (iii) a method to mitigate stability issues that arise when constructing transport maps for ROMs. We demonstrate the efficacy of the EnTF relative to EnKF using unsteady aerodynamics flow past an airfoil.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,924
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,052
Tête enseignante GPT0,336
Écart entre enseignants0,284 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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