Stochastic simulations such as large-scale, spatiotemporal, age-structured epidemic models are computationally expensive at fine-grained resolution. While deep surrogate models can speed up the simulations, doing so for stochastic simulations and with active learning approaches is an underexplored area. We propose Interactive Neural Process (INP), a deep Bayesian active learning framework for learning deep surrogate models to accelerate stochastic simulations. INP consists of two components, a spatiotemporal surrogate model built upon Neural Process (NP) family and an acquisition function for active learning. For surrogate modeling, we develop Spatiotemporal Neural Process (STNP) to mimic the simulator dynamics. For active learning, we propose a novel acquisition function, Latent Information Gain (LIG), calculated in the latent space of NP based models. We perform a theoretical analysis and demonstrate that LIG reduces sample complexity compared with random sampling in high dimensions. We also conduct empirical studies on three complex spatiotemporal simulators for reaction diffusion, heat flow, and infectious disease. The results demonstrate that STNP outperforms the baselines in the offline learning setting and LIG achieves the state-of-the-art for Bayesian active learning.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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 · 2014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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Financial Time Series Representation Learning
Arxiv
10+阅读 · 2020年3月27日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
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 · 2014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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员