The dynamics of a turbulent flow tend to occupy only a portion of the phase space at a statistically stationary regime. From a dynamical systems point of view, this portion is the attractor. The knowledge of the turbulent attractor is useful for two purposes, at least: (i) We can gain physical insight into turbulence (what is the shape and geometry of the attractor?), and (ii) it provides the minimal number of degrees of freedom to accurately describe the turbulent dynamics. Autoencoders enable the computation of an optimal latent space, which is a low-order representation of the dynamics. If properly trained and correctly designed, autoencoders can learn an approximation of the turbulent attractor, as shown by Doan, Racca and Magri (2022). In this paper, we theoretically interpret the transformations of an autoencoder. First, we remark that the latent space is a curved manifold with curvilinear coordinates, which can be analyzed with simple tools from Riemann geometry. Second, we characterize the geometrical properties of the latent space. We mathematically derive the metric tensor, which provides a mathematical description of the manifold. Third, we propose a method -- proper latent decomposition (PLD) -- that generalizes proper orthogonal decomposition of turbulent flows on the autoencoder latent space. This decomposition finds the dominant directions in the curved latent space. This theoretical work opens up computational opportunities for interpreting autoencoders and creating reduced-order models of turbulent flows.


翻译:动荡流的动态在统计性固定状态下只能占据部分阶段空间。 从动态系统的观点看, 这部分是吸引器。 动荡吸引器的知识对以下两个目的至少有用:(一) 我们可以从物理上洞察动荡( 吸引器的形状和几何? ), (二) 它为准确描述动荡动态提供了最小的自由度。 自动进化器能够计算出一个最佳的潜潜伏空间, 这是一种动态的低顺序代表器。 如果经过适当培训和正确设计, 自动进化器可以学习动荡吸引器的近似, 如 Doan、 Racca 和 Magri (2022年) 所示 。 在本文中, 我们可以从理论上解释一个自动变形变形器的变形。 首先, 我们指出, 潜伏空间是一个曲线的曲线, 可以使用来自 Riemann 几何测量的简单工具加以分析。 其次, 我们用数学来描述暗层空间的地基值变值特性。 我们从数学角度推导出调调的直径阵列空间流,, 也就是地变变变形法, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

自动编码器是一种人工神经网络,用于以无监督的方式学习有效的数据编码。自动编码器的目的是通过训练网络忽略信号“噪声”来学习一组数据的表示(编码),通常用于降维。与简化方面一起,学习了重构方面,在此,自动编码器尝试从简化编码中生成尽可能接近其原始输入的表示形式,从而得到其名称。基本模型存在几种变体,其目的是迫使学习的输入表示形式具有有用的属性。自动编码器可有效地解决许多应用问题,从面部识别到获取单词的语义。
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
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10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
103+阅读 · 2019年10月9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
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
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20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
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015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 · 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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
82+阅读 · 2022年7月16日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关资讯
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
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20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
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015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 · 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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员