The paper presents a novel methodology to build surrogate models of complicated functions by an active learning-based sequential decomposition of the input random space and construction of localized polynomial chaos expansions, referred to as domain adaptive localized polynomial chaos expansion (DAL-PCE). The approach utilizes sequential decomposition of the input random space into smaller sub-domains approximated by low-order polynomial expansions. This allows approximation of functions with strong nonlinearties, discontinuities, and/or singularities. Decomposition of the input random space and local approximations alleviates the Gibbs phenomenon for these types of problems and confines error to a very small vicinity near the non-linearity. The global behavior of the surrogate model is therefore significantly better than existing methods as shown in numerical examples. The whole process is driven by an active learning routine that uses the recently proposed $\Theta$ criterion to assess local variance contributions. The proposed approach balances both \emph{exploitation} of the surrogate model and \emph{exploration} of the input random space and thus leads to efficient and accurate approximation of the original mathematical model. The numerical results show the superiority of the DAL-PCE in comparison to (i) a single global polynomial chaos expansion and (ii) the recently proposed stochastic spectral embedding (SSE) method developed as an accurate surrogate model and which is based on a similar domain decomposition process. This method represents general framework upon which further extensions and refinements can be based, and which can be combined with any technique for non-intrusive polynomial chaos expansion construction.


翻译:本文介绍了一种新颖的方法,通过以积极学习为基础的输入随机空间的随机随机空间的分解和局部多元混乱扩展的构建来构建复杂功能的替代模型,称为域适应性局部多元混乱扩展(DAL-PCE)。因此,该方法使用顺序将输入随机空间分解为小的子域,以低排序多元扩展为近似值。这样可以将功能与强大的非线性、不连续性和/或奇特性相近。输入随机空间和本地近似相的分解会缓解Gibs现象,并将错误限制在接近非线性的地方。因此,代位模型的全球行为大大优于数字示例中显示的现有方法。整个过程由积极学习的常规驱动,该常规使用最近提议的 $\ Theta$ 标准来评估本地差异贡献。 拟议的方法平衡了基于直线性模型和直径直径直线度框架的任何组合空间和直径直线度框架,可以缓解 Gibs 现象现象,从而将输入随机空间的错误缩小到非常接近于非线性的近距离的近距离范围范围。 模型中,从而显示原始的数学模型和直径直径直径直径的模型的精确的模型的模型。

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