Descubriendo correcciones de EDP a partir de datos dentro de un marco de modelado híbrido
Autores: Ghnatios, Chady; Chinesta, Francisco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Descubriendo correcciones de EDP a partir de datos dentro de un marco de modelado híbrido
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Solución basada en física
Enriquecimiento basado en datos
Regresión
Operador diferencial
Descomposición de valores singulares
Regularización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
En el contexto de gemelos híbridos, se agrega un enriquecimiento basado en datos a la solución basada en física para representar con mayor precisión la solución de referencia asumida como conocida en diferentes puntos del dominio físico. Dicho enfoque permite hacer predicciones mejores. Sin embargo, el enriquecimiento basado en datos suele representarse mediante una regresión, cuyas principales desventajas son (i) la dificultad de entender la física subyacente y (ii) los riesgos inducidos por la extrapolación del modelo basado en datos. Este artículo propone un procedimiento que permite la extracción de un operador diferencial asociado con el enriquecimiento proporcionado por la regresión basada en datos. Con ese propósito, se introduce una Descomposición de Valores Singulares, SVD, escasa. Luego se emplea, primero, en un problema de optimización regularizado de representación del operador completo, donde se promueve la dispersión, lo que conduce a un problema de programación lineal, y luego en una descomposición tensorial del procedimiento de identificación del operador. Los resultados muestran la capacidad del método para identificar los operadores exactos faltantes del modelo. El problema de optimización regularizado también pudo identificar los pesos de los términos faltantes con un error relativo de aproximadamente el 10% en promedio, dependiendo del caso de uso seleccionado.
Descripción
En el contexto de gemelos híbridos, se agrega un enriquecimiento basado en datos a la solución basada en física para representar con mayor precisión la solución de referencia asumida como conocida en diferentes puntos del dominio físico. Dicho enfoque permite hacer predicciones mejores. Sin embargo, el enriquecimiento basado en datos suele representarse mediante una regresión, cuyas principales desventajas son (i) la dificultad de entender la física subyacente y (ii) los riesgos inducidos por la extrapolación del modelo basado en datos. Este artículo propone un procedimiento que permite la extracción de un operador diferencial asociado con el enriquecimiento proporcionado por la regresión basada en datos. Con ese propósito, se introduce una Descomposición de Valores Singulares, SVD, escasa. Luego se emplea, primero, en un problema de optimización regularizado de representación del operador completo, donde se promueve la dispersión, lo que conduce a un problema de programación lineal, y luego en una descomposición tensorial del procedimiento de identificación del operador. Los resultados muestran la capacidad del método para identificar los operadores exactos faltantes del modelo. El problema de optimización regularizado también pudo identificar los pesos de los términos faltantes con un error relativo de aproximadamente el 10% en promedio, dependiendo del caso de uso seleccionado.