Powerful deep learning tools, such as convolutional neural networks (CNN), are able to learn the input-output relationships of large complicated systems directly from data. Encoder-decoder deep CNNs are able to extract features directly from images, mix them with scalar inputs within a general low-dimensional latent space, and then generate new complex 2D outputs which represent complex physical phenomenon. One important challenge faced by deep learning methods is large non-stationary systems whose characteristics change quickly with time for which re-training is not feasible. In this paper we present a method for adaptive tuning of the low-dimensional latent space of deep encoder-decoder style CNNs based on real-time feedback to quickly compensate for unknown and fast distribution shifts. We demonstrate our approach for predicting the properties of a time-varying charged particle beam in a particle accelerator whose components (accelerating electric fields and focusing magnetic fields) are also quickly changing with time.


翻译:极强的深层学习工具,如进化神经网络(CNN),能够直接从数据中学习大型复杂系统的输入-输出关系。深重CNN能够直接从图像中提取特征,将其与一般低维潜层空间中的缩放输入相混合,然后产生代表复杂物理现象的新的复杂的2D输出。深层学习方法面临的一个重大挑战是大型非静止系统,其特征随着时间的再培训不可行而迅速变化。在本文中,我们提出了一个基于实时反馈的深重解解码风格CNN的低维潜层空间适应调整方法,以快速补偿未知和快速分布变化。我们展示了我们预测粒子加速器中具有时间变化的粒子束特性的方法,其组成部分(加速电场和聚焦磁场)也随着时间而迅速变化。

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