Computer simulations have become essential for analyzing complex systems, but high-fidelity simulations often come with significant computational costs. To tackle this challenge, multi-fidelity computer experiments have emerged as a promising approach that leverages both low-fidelity and high-fidelity simulations, enhancing both the accuracy and efficiency of the analysis. In this paper, we introduce a new and flexible statistical model, the Recursive Non-Additive (RNA) emulator, that integrates the data from multi-fidelity computer experiments. Unlike conventional multi-fidelity emulation approaches that rely on an additive auto-regressive structure, the proposed RNA emulator recursively captures the relationships between multi-fidelity data using Gaussian process priors without making the additive assumption, allowing the model to accommodate more complex data patterns. Importantly, we derive the posterior predictive mean and variance of the emulator, which can be efficiently computed in a closed-form manner, leading to significant improvements in computational efficiency. Additionally, based on this emulator, we introduce three active learning strategies that optimize the balance between accuracy and simulation costs to guide the selection of the fidelity level and input locations for the next simulation run. We demonstrate the effectiveness of the proposed approach in a suite of synthetic examples and a real-world problem. An R package for the proposed methodology is provided in an open repository.


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主动学习是机器学习(更普遍的说是人工智能)的一个子领域,在统计学领域也叫查询学习、最优实验设计。“学习模块”和“选择策略”是主动学习算法的2个基本且重要的模块。 主动学习是“一种学习方法,在这种方法中,学生会主动或体验性地参与学习过程,并且根据学生的参与程度,有不同程度的主动学习。” (Bonwell&Eison 1991)Bonwell&Eison(1991) 指出:“学生除了被动地听课以外,还从事其他活动。” 在高等教育研究协会(ASHE)的一份报告中,作者讨论了各种促进主动学习的方法。他们引用了一些文献,这些文献表明学生不仅要做听,还必须做更多的事情才能学习。他们必须阅读,写作,讨论并参与解决问题。此过程涉及三个学习领域,即知识,技能和态度(KSA)。这种学习行为分类法可以被认为是“学习过程的目标”。特别是,学生必须从事诸如分析,综合和评估之类的高级思维任务。
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