Computational simulations of wildfire spread typically employ empirical rate-of-spread calculations under various conditions (such as terrain, fuel type, weather). Small perturbations in conditions can often lead to significant changes in fire spread (such as speed and direction), necessitating a computationally expensive large set of simulations to quantify uncertainty. Model emulation seeks alternative representations of physical models using machine learning, aiming to provide more efficient and/or simplified surrogate models. We propose a dedicated spatio-temporal neural network based framework for model emulation, able to capture the complex behaviour of fire spread models. The proposed approach can approximate forecasts at fine spatial and temporal resolutions that are often challenging for neural network based approaches. Furthermore, the proposed approach is robust even with small training sets, due to novel data augmentation methods. Empirical experiments show good agreement between simulated and emulated firefronts, with an average Jaccard score of 0.76.


翻译:野火扩散的计算模拟通常在各种条件下(如地形、燃料类型、天气)采用经验性分布率计算,条件中的小扰动往往会导致火灾传播发生重大变化(如速度和方向),需要计算昂贵的大规模模拟来量化不确定性。模型模拟寻求使用机器学习的物理模型的替代表示,目的是提供更有效率和(或)简化的替代模型。我们提议为模型模拟建立一个专门的空-时神经网络框架,以便能够捕捉火传播模型的复杂行为。拟议方法可以将预测的时空分辨率大致地与对以神经网络为基础的方法往往具有挑战性的细微分辨率相近。此外,由于新的数据增强方法,拟议的方法即使是小型培训,也十分健全。经验实验表明模拟和模拟的防火前线之间达成了良好的一致,平均计价为0.76。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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