State estimation is important for a variety of tasks, from forecasting to substituting for unmeasured states in feedback controllers. Performing real-time state estimation for PDEs using provably and rapidly converging observers, such as those based on PDE backstepping, is computationally expensive and in many cases prohibitive. We propose a framework for accelerating PDE observer computations using learning-based approaches that are much faster while maintaining accuracy. In particular, we employ the recently-developed Fourier Neural Operator (FNO) to learn the functional mapping from the initial observer state and boundary measurements to the state estimate. By employing backstepping observer gains for previously-designed observers with particular convergence rate guarantees, we provide numerical experiments that evaluate the increased computational efficiency gained with FNO. We consider the state estimation for three benchmark PDE examples motivated by applications: first, for a reaction-diffusion (parabolic) PDE whose state is estimated with an exponential rate of convergence; second, for a parabolic PDE with exact prescribed-time estimation; and, third, for a pair of coupled first-order hyperbolic PDEs that modeling traffic flow density and velocity. The ML-accelerated observers trained on simulation data sets for these PDEs achieves up to three orders of magnitude improvement in computational speed compared to classical methods. This demonstrates the attractiveness of the ML-accelerated observers for real-time state estimation and control.
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Knowledge graph technology is considered a powerful and semantically enabled solution to link entities, allowing users to derive new knowledge by reasoning data according to various types of reasoning rules. However, in building such a knowledge graph, events modeling, such as that of disasters, is often limited to single, isolated events. The linkages among cascading events are often missing in existing knowledge graphs. This paper introduces our GeoAI (Geospatial Artificial Intelligence) solutions to identify causality among events, in particular, disaster events, based on a set of spatially and temporally-enabled semantic rules. Through a use case of causal disaster events modeling, we demonstrated how these defined rules, including theme-based identification of correlated events, spatiotemporal co-occurrence constraint, and text mining of event metadata, enable the automatic extraction of causal relationships between different events. Our solution enriches the event knowledge base and allows for the exploration of linked cascading events in large knowledge graphs, therefore empowering knowledge query and discovery.
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在本文中,我们考虑了神经视频压缩(NVC)中位分配的问题。由于帧参考结构,使用相同的R-D(速率)权衡参数$ \ lambda $的当前NVC方法是次优的,这带来了位分配的需求。与以前基于启发式和经验R-D模型的方法不同,我们建议通过基于梯度的优化解决此问题。具体而言,我们首先提出了一种基于半损坏的变异推理(SAVI)的连续位实现方法。然后,我们通过更改SAVI目标,使用迭代优化提出了一个像素级隐式分配方法。此外,我们基于NVC的可区分特征得出了精确的R-D模型。我们通过使用精确的R-D模型证明其等效性与位分配的等效性来展示我们的方法的最佳性。实验结果表明,我们的方法显着改善了NVC方法,并且胜过现有的位分配方法。我们的方法是所有可区分NVC方法的插件,并且可以直接在现有的预训练模型上采用。
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与传统方法相比,学到的图像压缩已在PSNR和MS-SSIM中取得了非凡的速率延伸性能。但是,它遭受了密集的计算,这对于现实世界的应用是无法忍受的,目前导致其工业应用有限。在本文中,我们将神经体系结构搜索(NAS)介绍到具有较低延迟的更有效网络,并利用量化以加速推理过程。同时,已经为提高效率而做出了工程努力。使用PSNR和MS-SSIM的混合损失以更好的视觉质量进行了优化,我们获得的MSSIM比JPEG,JPEG XL和AVIF在所有比特率上都高得多,而JPEG XL和AVIF之间的PSNR则获得了PSNR。与JPEG-Turbo相比,我们的LIC的软件实施实现了可比较甚至更快的推理速度,而多次比JPEG XL和AVIF快。此外,我们的LIC实施达到了145 fps的惊人吞吐量,用于编码为208 fps,用于在Tesla T4 GPU上解码1080p图像。在CPU上,我们实施的延迟与JPEG XL相当。
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在本文中,我们研究了电子商务运营商面临的顺序决策问题,与何时从中央仓库发送车辆以服务于客户请求,并在哪个命令下提供服务,假设是在到达仓库的包裹是随机且动态的。目的是最大化在服务时间内可以交付的包裹数。我们提出了两种解决此问题的强化学习方法,一种基于策略函数近似(PFA),第二种基于值函数近似(VFA)。两种方法都与前景策略相结合,其中未来发布日期以蒙特卡洛的方式进行采样,并使用量身定制的批处理方法来近似未来状态的价值。我们的PFA和VFA很好地利用了基于分支机构的精确方法来提高决策质量。我们还建立了足够的条件,可以将最佳策略的部分表征并将其集成到PFA/VFA中。在基于720个基准实例的实证研究中,我们使用具有完美信息的上限进行了竞争分析,我们表明PFA和VFA的表现极大地超过了两种替代近视方法。总体而言,PFA提供最佳解决方案,而VFA(从两阶段随机优化模型中受益)在解决方案质量和计算时间之间取得了更好的权衡。
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Axie Infinity是一款复杂的纸牌游戏,具有巨大的动作空间。这使得很难使用通用增强学习(RL)算法解决这一挑战。我们提出了一个混合RL框架来学习行动表示和游戏策略。为了避免评估大型可行动作集中的每个动作,我们的方法评估使用动作表示确定的固定大小集中的动作。我们将方法的性能与其他两个基线方法的样本效率和受过训练模型的获胜率进行了比较。我们从经验上表明,我们的方法达到了三种方法中总体上最佳的获胜率和最佳样本效率。
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Ridesplitting是合并的骑乘服务的一种形式,具有减轻骑行对环境的负面影响的巨大潜力。但是,大多数现有研究仅根据优化模型和仿真探索其理论环境益处。相比之下,这项研究旨在揭示基于观察到的中国骑车数据的数据及其决定因素的现实世界排放减少。本研究将Trip数据与Copert模型整合在一起,计算了共享乘车的CO2排放量(Ridesplitting)及其取代的单骑行(常规乘车),以估计每次骑行旅行的CO2排放降低。结果表明,并非所有的骑行旅行都减少了现实世界中的骑车的排放。二氧化碳的降低速度降低速率因行程到旅行而异,平均为43.15g/km。然后,应用可解释的机器学习模型,梯度提升机,用于探索二氧化碳排放率降低速度的关系及其决定因素之间的关系。基于Shapley添加剂解释(SHAP)方法,共享乘车的重叠率和弯路率被确定为确定二氧化碳排放率降低乘车率的最重要因素。增加重叠率,共享乘车的数量,平均速度和行驶距离比率,同时降低弯路率,实际行程距离和行驶距离差距可以增加二氧化碳排放率的降低骑行率。另外,通过部分依赖图研究了决定因素的非线性效应和相互作用。总而言之,这项研究为政府和骑车公司提供了一种科学方法,以更好地评估和优化乘车的环境利益。
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目的:提出一种新的基于深度学习的方法,称为RG-NET(重建和生成网络),用于通过向下采样k空间高度加速的MR参数映射,并同时减少所获取的对比度。方法:所提出的框架包括重建模块和生成模块。在先前的帮助下,重建模块从所获取的少数下采样的k空间数据重建MR图像。然后,生成模块从重建的图像中综合剩余的多对比度图像,其中通过对完全采样标签的监督隐式模型被隐式地结合到图像生成中。在不同的加速率下对膝关节和大脑的映射数据进行评估RG-Net。 Cartilage和大脑的区域T1 \ R {HO}进行了分析,以获得RG-Net的性能。结果:RG-Net以高速加速度为17的高质量T1 \ R {Ho}地图。与仅借出k空间的竞争方法相比,我们的框架在T1 \ R {Ho}值中实现了更好的性能分析。我们的方法还提高了胶质瘤患者T1 \ R {Ho}的质量。结论:提出的RG-NET通过欠采样k空间采用新策略并同时减少快速先生参数映射的对比度,可以实现高加速率,同时保持良好的重建质量。我们的框架的生成模块也可以用作其他快速MR参数映射方法的插入模块。关键词:深度学习,卷积神经网络,快速先生参数映射
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在本文中,我们考虑从噪声损坏的$ M $二进制测量恢复$ N $尺寸信号,并在假设目标信号具有低生成内在尺寸,即,目标信号可以通过$ l近似生成。$ -lipschitz生成器$ g:\ mathbb {r} ^ k \ lightarrow \ mathbb {r} ^ {n},k \ ll n $。虽然二进制测量模型是高度非线性的,但我们提出了最小二乘解码器并证明,最多可达$ C $,具有很高的概率,最小二乘解码器实现了急剧估计错误$ \ Mathcal {O}(\ SQRT {只要$ m \ geq \ mathcal {o}(k \ log(ln))$,只要$ m \ geq \ mathcal {o}广泛的数值模拟和具有最先进方法的比较显示了最小的方形解码器对噪声和标志翻转是强大的,如我们的理论所示。通过用正确选择的深度和宽度构造Relu网络,我们验证了(大约)的深生成点,这是独立的兴趣。
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背景:2019年新型冠状病毒病(Covid-19)在世界范围内广泛传播,对人们的生活环境造成了巨大的威胁。目的:在计算断层扫描(CT)成像下,Covid-19病变的结构特征在不同情况下复杂且多样化。为了准确定位Covid-19病变并协助医生做出最好的诊断和治疗计划,在CT图像中为Covid-19病变分段提供了深度监督的集合学习网络。方法:考虑到大量CoVID-19 CT图像和相应的病变注释难以获得,采用转移学习策略来弥补缺点并减轻过度装备问题。基于现实,传统的单一深度学习框架难以有效提取Covid-19病变特征,这可能导致一些病变未被发现。为了克服这个问题,提出了一个深度监督的集合学习网络,与Covid-19病变分割的本地和全局特征相结合。结果:验证了该方法的性能在具有公共数据集的实验中验证。与手动注释相比,所提出的方法获得了0.7279的联盟(IOU)的高交叉点。结论:CT图像中的冠状病毒肺炎病变分割介绍了深度监督的集合学习网络。通过目视检查和定量评估验证了所提出的方法的有效性。实验结果表明,拟议的Mehtod在Covid-19病变细分中具有完美的性能。
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