We consider optimal experimental design (OED) for Bayesian nonlinear inverse problems governed by partial differential equations (PDEs) under model uncertainty. Specifically, we consider inverse problems in which, in addition to the inversion parameters, the governing PDEs include secondary uncertain parameters. We focus on problems with infinite-dimensional inversion and secondary parameters and present a scalable computational framework for optimal design of such problems. The proposed approach enables Bayesian inversion and OED under uncertainty within a unfied framework. We build on the Bayesian approximation error (BAE) framework, to incorporate modeling uncertainties in the Bayesian inverse problem, and methods for A-optimal design of infinite-dimensional Bayesian nonlinear inverse problems. Specifically, a Gaussian approximation to the posterior at the maximum a posteriori probability point is used to define an uncertainty aware OED objective that is tractable to evaluate and optimize. In particular, the OED objective can be computed at a cost, in the number of PDE solves, that does not grow with the dimension of the discretized inversion and secondary parameters. The OED problem is formulated as a binary bilevel PDE constrained optimization problem and a greedy algorithm, which provides a pragmatic approach, is used to find optimal designs. We demonstrate the effectiveness of the proposed approach for a model inverse problem governed by an elliptic PDE on a three-dimensional domain. Our computational results also highlight the pitfalls of ignoring modeling uncertainties in the OED and/or inference stages.


翻译:我们考虑在模型不确定性下对巴伊西亚非线性问题进行最佳实验设计(OED),在模型不确定性的情况下,对巴伊西亚非线性问题进行最佳实验设计(OED),具体地说,我们考虑反向问题,其中,除了反向参数之外,管理PDE还包含次要不确定参数;我们侧重于无限维反向和次要参数的问题,为此类问题的最佳设计提供一个可缩放的计算框架;拟议方法使巴伊西亚非线性误差(OED)在一个不确定的框架内对巴伊西亚非线性问题进行最佳实验设计(OED),我们在巴伊斯偏向性误差(BAEE)框架的基础上,将模拟不确定性纳入贝伊斯反向问题的模型,以及无限巴伊斯非线性非线性反问题的A-最佳设计方法。具体地说,我们用一个高调的近似近似近似近似近似近似近似值来界定对此类问题的最佳设计;特别是,OEDD目标可以以成本来计算,在PDE解决方案的解决中,但不会随着离离离式的轨的轨法和次轨法的精确度方法的深度,我们使用的亚经度和亚地平面的模型的精确度,而形成一个双向优化的方法为我们的一个。

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
73+阅读 · 2022年6月28日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10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
全球首个GNN为主的AI创业公司,募资$18.5 million!
图与推荐
1+阅读 · 2022年4月16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 Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16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】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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24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
0+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
0+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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年1月2日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
全球首个GNN为主的AI创业公司,募资$18.5 million!
图与推荐
1+阅读 · 2022年4月16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 Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16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】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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
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
0+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
0+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员