Sparse polynomial chaos expansions (PCE) are an efficient and widely used surrogate modeling method in uncertainty quantification for engineering problems with computationally expensive models. To make use of the available information in the most efficient way, several approaches for so-called basis-adaptive sparse PCE have been proposed to determine the set of polynomial regressors ("basis") for PCE adaptively. The goal of this paper is to help practitioners identify the most suitable methods for constructing a surrogate PCE for their model. We describe three state-of-the-art basis-adaptive approaches from the recent sparse PCE literature and conduct an extensive benchmark in terms of global approximation accuracy on a large set of computational models. Investigating the synergies between sparse regression solvers and basis adaptivity schemes, we find that the choice of the proper solver and basis-adaptive scheme is very important, as it can result in more than one order of magnitude difference in performance. No single method significantly outperforms the others, but dividing the analysis into classes (regarding input dimension and experimental design size), we are able to identify specific sparse solver and basis adaptivity combinations for each class that show comparatively good performance. To further improve on these findings, we introduce a novel solver and basis adaptivity selection scheme guided by cross-validation error. We demonstrate that this automatic selection procedure provides close-to-optimal results in terms of accuracy, and significantly more robust solutions, while being more general than the case-by-case recommendations obtained by the benchmark.


翻译:为了以最有效的方式使用现有信息,我们提议了几种方法,用于所谓的基础适应性稀薄的 PCE,以确定对 PCE 进行适应性调整的多式递减器(“基数”)的组合。本文件的目的是帮助从业者确定为其模型构建代数 PCE 的最合适方法。我们描述的是最近少见的 PCE 文献中三种最先进的基础适应性调整方法,并在大量计算模型中以全球近似准确性为尺度进行广泛的基准。调查了稀疏回归解解析器和基础适应性计划之间的协同作用,我们发现选择适当的解决方案和基础适应性计划非常重要,因为这可以导致业绩的幅度差异超过一个级。我们没有一种单一方法大大超越其他方法,但将分析分为不同类别(关于输入层面和实验性设计规模),我们更有能力在大规模地改进每类递增性递增性分析结果,同时能够通过比较性递增性选择性分析基础,以展示具体的递增性选择性基础,从而更准确地调整我们所获取的精确性分析结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2020新书】Python文本分析,104页pdf
专知会员服务
98+阅读 · 2020年12月23日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
194+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Efficient and Effective $L_0$ Feature Selection
Arxiv
5+阅读 · 2018年8月7日
VIP会员
相关VIP内容
【2020新书】Python文本分析,104页pdf
专知会员服务
98+阅读 · 2020年12月23日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
194+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
LibRec 精选:AutoML for Contextual Bandits
LibRec智能推荐
7+阅读 · 2019年9月19日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员