Obtaining lightweight and accurate approximations of Hessian applies in inverse problems governed by partial differential equations (PDEs) is an essential task to make both deterministic and Bayesian statistical large-scale inverse problems computationally tractable. The $\mathcal{O}(N^{3})$ computational complexity of dense linear algebraic routines such as that needed for sampling from Gaussian proposal distributions and Newton solves by direct linear methods, can be reduced to log-linear complexity by utilizing hierarchical off-diagonal low-rank (HODLR) matrix approximations. In this work, we show that a class of Hessians that arise from inverse problems governed by PDEs are well approximated by the HODLR matrix format. In particular, we study inverse problems governed by PDEs that model the instantaneous viscous flow of ice sheets. In these problems, we seek a spatially distributed basal sliding parameter field such that the flow predicted by the ice sheet model is consistent with ice sheet surface velocity observations. We demonstrate the use of HODLR approximation by efficiently generating Hessian approximations that allow fast generation of samples from a Gaussianized posterior proposal distribution. Computational studies are performed which illustrate ice sheet problem regimes for which the Gauss-Newton data-misfit Hessian is more efficiently approximated by the HODLR matrix format than the low-rank (LR) format. We then demonstrate that HODLR approximations can be favorable, when compared to global low-rank approximations, for large-scale problems by studying the data-misfit Hessian associated to inverse problems governed by the Stokes flow model on the Humboldt glacier and Greenland ice sheets.


翻译:获取海珊的轻量和准确近似, 适用于由部分偏差方程( PDEs) 调节的反面问题。 使确定论和巴伊西亚统计大规模反向问题可以进行计算。 $\ mathcal{O}( N ⁇ 3}) 美元是密集线性代数常规的计算复杂度, 例如从高山提案分布和牛顿溶液进行抽样所需的计算。 在这些问题中, 可以通过使用偏差的离对角的低水平( HODLR) 矩阵近似值来降低对线性复杂度。 在这项工作中, 我们显示, 由PDDEs 所处理的反面问题产生的某类赫斯人, 特别是, 我们研究由PDEs 所处理的即时即时的直线性粘结流参数字段, 这样, 冰层表型模型所预测的正下流能与冰层地平流相匹配。 我们研究HODLRI 的精确度, 以高端模型为快速的模化模型, 演示HODLLLLLM 的模型, 用于HDGLD 的快速的模型, 的模型的模拟的模拟的模拟的模拟, 以HDODMs 演示, 的模型的模型的模型的模拟的模拟的模型的模型的模型的模型的模型的模拟的模拟的模拟的模拟的模拟的模拟的模型的模拟的模拟的模型的模拟的模拟的模拟的模拟的模拟的模拟的模拟的模拟的模拟数据流。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
74+阅读 · 2022年6月28日
Artificial Intelligence: Ready to Ride the Wave? BCG 28页PPT
专知会员服务
27+阅读 · 2022年2月20日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
177+阅读 · 2019年10月11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
104+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月6日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月2日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员