In a task where many similar inverse problems must be solved, evaluating costly simulations is impractical. Therefore, replacing the model $y$ with a surrogate model $y_s$ that can be evaluated quickly leads to a significant speedup. The approximation quality of the surrogate model depends strongly on the number, position, and accuracy of the sample points. With an additional finite computational budget, this leads to a problem of (computer) experimental design. In contrast to the selection of sample points, the trade-off between accuracy and effort has hardly been studied systematically. We therefore propose an adaptive algorithm to find an optimal design in terms of position and accuracy. Pursuing a sequential design by incrementally appending the computational budget leads to a convex and constrained optimization problem. As a surrogate, we construct a Gaussian process regression model. We measure the global approximation error in terms of its impact on the accuracy of the identified parameter and aim for a uniform absolute tolerance, assuming that $y_s$ is computed by finite element calculations. A priori error estimates and a coarse estimate of computational effort relate the expected improvement of the surrogate model error to computational effort, resulting in the most efficient combination of sample point and evaluation tolerance. We also allow for improving the accuracy of already existing sample points by continuing previously truncated finite element solution procedures.


翻译:在必须解决许多类似的反向问题的任务中,评价昂贵的模拟是不切实际的。因此,用能够迅速评估的代用模型替换模型$y $y_s$,可以迅速评估的代用模型$y_s$,可以大大加快速度。代用模型的近似质量在很大程度上取决于抽样点的数量、位置和准确性。由于增加了有限的计算预算,这导致了(计算机)实验设计的问题。与选择抽样点相比,精确度与努力之间的权衡很少得到系统研究。因此,我们提议一种适应性算法,以找到定位和准确性的最佳设计。通过递增计算预算来进行顺序设计,导致出现一个曲线和限制优化的问题。作为代用模型的近似质质量,我们建立一个高斯进程回归模型。我们用其对所确定参数准确性的影响来衡量全球近似差,并力求统一绝对容忍度,假设用限定要素计算出$y_s$。先前的误差估计和计算工作粗略的计算方法将预想的代用点与预想改进的代用模型的比差值联系起来,我们还可以通过现有的精确度计算方法来计算。</s>

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