Well known to the machine learning community, the random feature model is a parametric approximation to kernel interpolation or regression methods. It is typically used to approximate functions mapping a finite-dimensional input space to the real line. In this paper, we instead propose a methodology for use of the random feature model as a data-driven surrogate for operators that map an input Banach space to an output Banach space. Although the methodology is quite general, we consider operators defined by partial differential equations (PDEs); here, the inputs and outputs are themselves functions, with the input parameters being functions required to specify the problem, such as initial data or coefficients, and the outputs being solutions of the problem. Upon discretization, the model inherits several desirable attributes from this infinite-dimensional viewpoint, including mesh-invariant approximation error with respect to the true PDE solution map and the capability to be trained at one mesh resolution and then deployed at different mesh resolutions. We view the random feature model as a non-intrusive data-driven emulator, provide a mathematical framework for its interpretation, and demonstrate its ability to efficiently and accurately approximate the nonlinear parameter-to-solution maps of two prototypical PDEs arising in physical science and engineering applications: viscous Burgers' equation and a variable coefficient elliptic equation.


翻译:机器学习界所熟知的随机地物模型是内核内插或回归方法的参数近似值。 它通常用于将随机地物模型用作数据驱动的代孕器, 用于绘制输入Banach空间到输出Banach空间的操作者的数据驱动代谢器。 虽然该方法相当笼统, 但我们认为操作者的定义是部分差异方程( PDEs) ; 这里, 输入和产出本身是功能, 输入参数是指定问题所需的函数, 如初始数据或系数, 输入参数是问题的解决方案。 在分解时, 模型继承了这种无限维观的若干理想属性, 包括真实的 PDE 解决方案地图的网位变量近似误差, 以及在一个网目分辨率上进行培训的能力, 然后部署在不同兆赫分辨率上。 我们认为随机地物模型是非侵入性数据驱动的模拟器, 为其解释提供数学框架, 并展示其高效和准确地绘制模型模型中两个可变等式的模型应用能力: 快速和精确地将模型转化为模型的模型的模型。

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