Modern design, control, and optimization often requires simulation of highly nonlinear models, leading to prohibitive computational costs. These costs can be amortized by evaluating a cheap surrogate of the full model. Here we present a general data-driven method, the continuous-time echo state network (CTESN), for generating surrogates of nonlinear ordinary differential equations with dynamics at widely separated timescales. We empirically demonstrate near-constant time performance using our CTESNs on a physically motivated scalable model of a heating system whose full execution time increases exponentially, while maintaining relative error of within 0.2 %. We also show that our model captures fast transients as well as slow dynamics effectively, while other techniques such as physics informed neural networks have difficulties trying to train and predict the highly nonlinear behavior of these models.


翻译:现代设计、控制和优化往往需要模拟高度非线性模型,从而导致令人望而生畏的计算成本。这些费用可以通过对全模型的廉价替代物进行评估来摊还。在这里,我们展示了一种一般数据驱动方法,即连续时回声状态网络(CTESN),用于产生非线性普通差异方程式的代孕,且具有高度分离的时标动态。我们的经验表明,利用我们的CTESN,在一个具有物理动机的、可缩放的供暖系统模型上,我们的CTESN,其完全执行时间急剧增加,同时保持0.2 % 的相对误差。我们还表明,我们的模型能够有效捕捉快速瞬态和缓慢的动态,而物理学知情神经网络等其他技术则难以培训和预测这些模型的高度非线性行为。

0
下载
关闭预览

相关内容

神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
71+阅读 · 2020年8月2日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
MIT-深度学习Deep Learning State of the Art in 2020,87页ppt
专知会员服务
61+阅读 · 2020年2月17日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
RL 真经
CreateAMind
5+阅读 · 2018年12月28日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
推荐|深度强化学习聊天机器人(附论文)!
全球人工智能
4+阅读 · 2018年1月30日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
RL 真经
CreateAMind
5+阅读 · 2018年12月28日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
推荐|深度强化学习聊天机器人(附论文)!
全球人工智能
4+阅读 · 2018年1月30日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员