A statistical emulator can be used as a surrogate of complex physics-based calculations to drastically reduce the computational cost. Its successful implementation hinges on an accurate representation of the nonlinear response surface with a high-dimensional input space. Conventional ``space-filling'' designs, including random sampling and Latin hypercube sampling, become inefficient as the dimensionality of the input variables increases, and the predictive accuracy of the emulator can degrade substantially for a test input distant from the training input set. To address this fundamental challenge, we develop a reliable emulator for predicting complex functionals by active learning with error control (ALEC). The algorithm is applicable to infinite-dimensional mapping with high-fidelity predictions and a controlled predictive error. The computational efficiency has been demonstrated by emulating the classical density functional theory (cDFT) calculations, a statistical-mechanical method widely used in modeling the equilibrium properties of complex molecular systems. We show that ALEC is much more accurate than conventional emulators based on the Gaussian processes with ``space-filling'' designs and alternative active learning methods. Besides, it is computationally more efficient than direct cDFT calculations. ALEC can be a reliable building block for emulating expensive functionals owing to its minimal computational cost, controllable predictive error, and fully automatic features.


翻译:统计模拟器可以用作复杂的物理计算替代器, 以大幅降低计算成本。 成功实施该模拟器取决于对非线性反应表面的准确表示, 并具有高维输入空间。 常规“ 空间填充” 的设计, 包括随机抽样和拉丁超立方体取样, 效率随着输入变量的维度的提高而提高, 而模拟器的预测准确度可以大幅降低, 用于远离培训输入器的测试输入。 为了应对这一根本性挑战, 我们开发了一个可靠的模拟器, 用于通过主动学习错误控制( ALEC) 来预测复杂功能。 算法适用于具有高不端预测和受控预测错误的无线性绘图。 计算效率的证明是模拟典型密度功能理论( CDFT) 的计算, 这是一种统计- 机械化方法, 广泛用于模拟复杂分子系统的均衡特性。 我们显示, ALEC 与基于高正比常规的模拟器比常规的模拟器更准确得多, 以 空间填充空性控制( ALEC) 的自动计算方法可以用来进行更精确的计算, 并且进行更精确的计算, 也能够进行更精确的计算。 。

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
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12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
【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
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31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
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 · 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 · 2022年12月22日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29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
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31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
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 · 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