In many scientific research and engineering applications where repeated simulations of complex systems are conducted, a surrogate is commonly adopted to quickly estimate the whole system. To reduce the expensive cost of generating training examples, it has become a promising approach to combine the results of low-fidelity (fast but inaccurate) and high-fidelity (slow but accurate) simulations. Despite the fast developments of multi-fidelity fusion techniques, most existing methods require particular data structures and do not scale well to high-dimensional output. To resolve these issues, we generalize the classic autoregression (AR), which is wildly used due to its simplicity, robustness, accuracy, and tractability, and propose generalized autoregression (GAR) using tensor formulation and latent features. GAR can deal with arbitrary dimensional outputs and arbitrary multifidelity data structure to satisfy the demand of multi-fidelity fusion for complex problems; it admits a fully tractable likelihood and posterior requiring no approximate inference and scales well to high-dimensional problems. Furthermore, we prove the autokrigeability theorem based on GAR in the multi-fidelity case and develop CIGAR, a simplified GAR with the exact predictive mean accuracy with computation reduction by a factor of d 3, where d is the dimensionality of the output. The empirical assessment includes many canonical PDEs and real scientific examples and demonstrates that the proposed method consistently outperforms the SOTA methods with a large margin (up to 6x improvement in RMSE) with only a couple high-fidelity training samples.


翻译:在多次模拟复杂系统的许多科学研究和工程应用中,通常采用替代方法来快速估计整个系统。为了降低产生培训实例的成本成本,为了降低产生培训实例的成本成本,采用低纤维(快速但不准确)和高纤维(低但准确)模拟(低纤维但准确)结果相结合的做法很有希望。尽管多种纤维融合技术迅速发展,但大多数现有方法都需要特定的数据结构,且不适宜于高维输出。为了解决这些问题,我们推广了传统的自动回归(AR),由于其简单、稳健、准确和可移动性而疯狂地使用,并提出了使用高压配方和潜在特征的普遍自动回归(GAR)和高纤维(高纤维)模拟(GAR)的结果可以处理任意的尺寸产出和任意的多纤维数据结构,以满足多纤维融合对复杂问题的需求;它承认完全易感性的可能性和远比值要求不近似于高维度输出值。此外,我们证明基于GAR的大规模直径(CAR)级和直径直径(GA)的直径分析方法的自动精确性、直径直径直达地分析、直径解地分析、直径直径解地分析、直径解地分析、直径直径解、直径解、直径解、直径解、直径解、直径解、直径解、直径解、直径解、直径解。

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