We target time-dependent partial differential equations (PDEs) with heterogeneous coefficients in space and time. To tackle these problems, we construct reduced basis/ multiscale ansatz functions defined in space that can be combined with time stepping schemes within model order reduction or multiscale methods. To that end, we propose to perform several simulations of the PDE for few time steps in parallel starting at different, randomly drawn start points, prescribing random initial conditions; applying a singular value decomposition to a subset of the so obtained snapshots yields the reduced basis/ multiscale ansatz functions. This facilitates constructing the reduced basis/ multiscale ansatz functions in an embarrassingly parallel manner. In detail, we suggest using a data-dependent probability distribution based on the data functions of the PDE to select the start points. Each local in time simulation of the PDE with random initial conditions approximates a local approximation space in one time point that is optimal in the sense of Kolmogorov. The derivation of these optimal local approximation spaces which are spanned by the left singular vectors of a compact transfer operator that maps arbitrary initial conditions to the solution of the PDE in a later point of time, is one other main contribution of this paper. By solving the PDE locally in time with random initial conditions, we construct local ansatz spaces in time that converge provably at a quasi-optimal rate and allow for local error control. Numerical experiments demonstrate that the proposed method can outperform existing methods like the proper orthogonal decomposition even in a sequential setting and is well capable of approximating advection-dominated problems.


翻译:我们的目标是基于时间的局部差异方程式(PDEs), 其时间和时间系数各异。 为了解决这些问题, 我们构建了空间中定义的减少基数/多比例的 ansatz 函数, 这些功能可以与模型顺序减少或多尺度方法中的时间踏步办法相结合。 为此, 我们提议从不同随机抽取的起始点开始, 将PDE的几次模拟时间步骤平行进行, 设定随机初始条件; 将单值分解到如此获取的快照中的一个子集, 得出降低基数/ 多尺度的 ansatz 函数。 这有利于以令人尴尬的平行方式构建缩小基数/ 多尺度的 ansatz 函数。 详细地说, 我们建议使用基于 PDE 数据函数的数据偏差概率分布来选择起始点。 每个局部时间模拟 PDE 初始条件, 在一个时间点上接近一个局部近似近地点的近似位置位置。 这些最佳本地近似空间的推算出, 由一个压缩传输器的左单位矢量矢量产生, 以任意的初始条件/ 多尺度, 直径直径直径计算, 直径计算出一个本地的直径直径定位, 。 度计算中, 直径地计算中, 将一个本地的缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩算算出一个本地的计算方法在本地的缩缩缩缩算的计算,, 的缩缩算法的计算方法的缩缩算的缩算法的缩算法的缩到本地的缩算算法的缩算法,,,, 的缩算算法的缩算法的缩算法的缩算法的缩算法的缩算的缩算的缩算的缩算法的缩算法的缩算的缩算法的缩算法的缩法的缩算法的缩法的缩算法的缩算法的缩算的缩算法的缩算法的缩算法的缩算法的缩算的缩算法的缩算法的缩算法的缩算的缩算的缩算的缩算法的缩算的缩算法的缩算的缩算的缩算的缩算的缩算法的缩算法的缩算法的缩算法的

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
70+阅读 · 2022年6月28日
【NUS-Xavier教授】生成模型VAE与GAN,69页ppt
专知会员服务
68+阅读 · 2022年4月6日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+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
99+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
讲座报名丨 ICML专场
THU数据派
0+阅读 · 2021年9月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24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
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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月8日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月6日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月4日
VIP会员
相关VIP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
70+阅读 · 2022年6月28日
【NUS-Xavier教授】生成模型VAE与GAN,69页ppt
专知会员服务
68+阅读 · 2022年4月6日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+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
99+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
讲座报名丨 ICML专场
THU数据派
0+阅读 · 2021年9月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24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 · 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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员