Temperature field reconstruction of heat source systems (TFR-HSS) with limited monitoring sensors occurred in thermal management plays an important role in real time health detection system of electronic equipment in engineering. However, prior methods with common interpolations usually cannot provide accurate reconstruction performance as required. In addition, there exists no public dataset for widely research of reconstruction methods to further boost the reconstruction performance and engineering applications. To overcome this problem, this work develops a machine learning modelling benchmark for TFR-HSS task. First, the TFR-HSS task is mathematically modelled from real-world engineering problem and four types of numerically modellings have been constructed to transform the problem into discrete mapping forms. Then, this work proposes a set of machine learning modelling methods, including the general machine learning methods and the deep learning methods, to advance the state-of-the-art methods over temperature field reconstruction. More importantly, this work develops a novel benchmark dataset, namely Temperature Field Reconstruction Dataset (TFRD), to evaluate these machine learning modelling methods for the TFR-HSS task. Finally, a performance analysis of typical methods is given on TFRD, which can be served as the baseline results on this benchmark.

Temperature monitoring during the life time of heat source components in engineering systems becomes essential to guarantee the normal work and the working life of these components. However, prior methods, which mainly use the interpolate estimation to reconstruct the temperature field from limited monitoring points, require large amounts of temperature tensors for an accurate estimation. This may decrease the availability and reliability of the system and sharply increase the monitoring cost. To solve this problem, this work develops a novel physics-informed deep reversible regression models for temperature field reconstruction of heat-source systems (TFR-HSS), which can better reconstruct the temperature field with limited monitoring points unsupervisedly. First, we define the TFR-HSS task mathematically, and numerically model the task, and hence transform the task as an image-to-image regression problem. Then this work develops the deep reversible regression model which can better learn the physical information, especially over the boundary. Finally, considering the physical characteristics of heat conduction as well as the boundary conditions, this work proposes the physics-informed reconstruction loss including four training losses and jointly learns the deep surrogate model with these losses unsupervisedly. Experimental studies have conducted over typical two-dimensional heat-source systems to demonstrate the effectiveness of the proposed method.

在卫星布局设计中，热源布局优化（HSLO）是一种有效的技术，可降低最高温度并改善整个系统的热量管理。最近，已经提出了深度学习的替代辅助HSLO，该辅助辅助HSLO从布局到相应的温度场进行了映射，以便在优化过程中替换仿真以大大降低计算成本。但是，它面临两个主要挑战：1）特定任务的神经网络代理通常是手动设计的，这是复杂的，需要丰富的调试经验，这对工程领域的设计师来说是具有挑战性的； 2）现有的HSLO算法只能在单个优化中获得几乎最佳的解决方案，并且很容易被捕获以局部最佳限制。为了应对第一个挑战，考虑减少总参数编号并确保相似的准确性以及与特征金字塔网络（FPN）框架相结合的神经体系结构搜索（NAS）方法，以实现自动搜索小型搜索的目的深度学习的替代模型。为了应对第二项挑战，提出了一种基于多模式搜索的布局优化算法（MNSLO），该算法（MNSLO）可以单一优化同时获得更多，更好的近似最佳设计方案。最后，利用了两个典型的二维热传导优化问题来证明该方法的有效性。具有相似的精度，NAS找到了比原始FPN的参数少80％，拖失板少64％和36％的模型。此外，在自动搜索的深度学习代理人的帮助下，MNSLO可以同时实现多个接近最佳的设计方案，以为设计师提供更多的设计多样性。

物理信息的神经网络（PINN）是神经网络（NNS），它们作为神经网络本身的组成部分编码模型方程，例如部分微分方程（PDE）。如今，PINN是用于求解PDE，分数方程，积分分化方程和随机PDE的。这种新颖的方法已成为一个多任务学习框架，在该框架中，NN必须在减少PDE残差的同时拟合观察到的数据。本文对PINNS的文献进行了全面的综述：虽然该研究的主要目标是表征这些网络及其相关的优势和缺点。该综述还试图将出版物纳入更广泛的基于搭配的物理知识的神经网络，这些神经网络构成了香草·皮恩（Vanilla Pinn）以及许多其他变体，例如物理受限的神经网络（PCNN），各种HP-VPINN，变量HP-VPINN，VPINN，VPINN，变体。和保守的Pinn（CPINN）。该研究表明，大多数研究都集中在通过不同的激活功能，梯度优化技术，神经网络结构和损耗功能结构来定制PINN。尽管使用PINN的应用范围广泛，但通过证明其在某些情况下比有限元方法（FEM）等经典数值技术更可行的能力，但仍有可能的进步，最著名的是尚未解决的理论问题。

Recent years have witnessed a growth in mathematics for deep learning--which seeks a deeper understanding of the concepts of deep learning with mathematics, and explores how to make it more robust--and deep learning for mathematics, where deep learning algorithms are used to solve problems in mathematics. The latter has popularised the field of scientific machine learning where deep learning is applied to problems in scientific computing. Specifically, more and more neural network architectures have been developed to solve specific classes of partial differential equations (PDEs). Such methods exploit properties that are inherent to PDEs and thus solve the PDEs better than classical feed-forward neural networks, recurrent neural networks, and convolutional neural networks. This has had a great impact in the area of mathematical modeling where parametric PDEs are widely used to model most natural and physical processes arising in science and engineering, In this work, we review such methods and extend them for parametric studies as well as for solving the related inverse problems. We equally proceed to show their relevance in some industrial applications.

大量的数据和创新算法使数据驱动的建模成为现代行业的流行技术。在各种数据驱动方法中，潜在变量模型（LVM）及其对应物占主要份额，并在许多工业建模领域中起着至关重要的作用。 LVM通常可以分为基于统计学习的经典LVM和基于神经网络的深层LVM（DLVM）。我们首先讨论经典LVM的定义，理论和应用，该定义和应用既是综合教程，又是对经典LVM的简短申请调查。然后，我们对当前主流DLVM进行了彻底的介绍，重点是其理论和模型体系结构，此后不久就提供了有关DLVM的工业应用的详细调查。上述两种类型的LVM具有明显的优势和缺点。具体而言，经典的LVM具有简洁的原理和良好的解释性，但是它们的模型能力无法解决复杂的任务。基于神经网络的DLVM具有足够的模型能力，可以在复杂的场景中实现令人满意的性能，但它以模型的解释性和效率为例。旨在结合美德并减轻这两种类型的LVM的缺点，并探索非神经网络的举止以建立深层模型，我们提出了一个新颖的概念，称为“轻量级Deep LVM（LDLVM）”。在提出了这个新想法之后，该文章首先阐述了LDLVM的动机和内涵，然后提供了两个新颖的LDLVM，并详尽地描述了其原理，建筑和优点。最后，讨论了前景和机会，包括重要的开放问题和可能的研究方向。

热应力和变形的快速分析在热控制措施和卫星结构设计的优化中起着关键作用。为了实现卫星主板的实时热应力和热变形分析，本文提出了一种新型的多任务注意UNET（MTA-UNET）神经网络，将多任务学习（MTL）和U-NET的优势结合在一起注意机制。此外，在训练过程中使用了物理知识的策略，其中部分微分方程（PDE）被整合到损失函数中作为残留项。最后，将基于不确定性的损失平衡方法应用于重量的多个培训任务的不同损失功能。实验结果表明，与单任务学习（STL）模型相比，提出的MTA-UNET有效提高了多个物理任务的预测准确性。此外，物理信息的方法在每个任务的预测中的错误较小，尤其是在小型数据集上。代码可以在：\ url {https://github.com/komorebitso/mta-unet}下载。

近年来，生成设计技术已在许多应用领域，尤其是在工程领域中牢固地建立。这些方法证明了由于前景有希望的增长。但是，现有方法受到考虑的问题的特异性受到限制。此外，它们不提供所需的灵活性。在本文中，我们为任意生成设计问题制定了一般方法，并提出了名为Gefest（编码结构的生成进化）的新颖框架。开发的方法基于三个一般原则：采样，估计和优化。这样可以确保方法调整特定生成设计问题的方法的自由度，因此可以构建最合适的方法。进行了一系列实验研究，以确认Gefest框架的有效性。它涉及合成和现实情况（沿海工程，微流体，热力学和油田计划）。 Gefest的柔性结构使得获得超过基线溶液的结果。

高光谱成像由于其在捕获丰富的空间和光谱信息的能力上提供了多功能应用，这对于识别物质至关重要。但是，获取高光谱图像的设备昂贵且复杂。因此，已经通过直接从低成本，更多可用的RGB图像重建高光谱信息来提出了许多替代光谱成像方法。我们详细研究了来自广泛的RGB图像的这些最先进的光谱重建方法。对25种方法的系统研究和比较表明，尽管速度较低，但大多数数据驱动的深度学习方法在重建精度和质量方面都优于先前的方法。这项全面的审查可以成为同伴研究人员的富有成果的参考来源，从而进一步启发了相关领域的未来发展方向。

Photometric stereo recovers the surface normals of an object from multiple images with varying shading cues, i.e., modeling the relationship between surface orientation and intensity at each pixel. Photometric stereo prevails in superior per-pixel resolution and fine reconstruction details. However, it is a complicated problem because of the non-linear relationship caused by non-Lambertian surface reflectance. Recently, various deep learning methods have shown a powerful ability in the context of photometric stereo against non-Lambertian surfaces. This paper provides a comprehensive review of existing deep learning-based calibrated photometric stereo methods. We first analyze these methods from different perspectives, including input processing, supervision, and network architecture. We summarize the performance of deep learning photometric stereo models on the most widely-used benchmark data set. This demonstrates the advanced performance of deep learning-based photometric stereo methods. Finally, we give suggestions and propose future research trends based on the limitations of existing models.

Due to object detection's close relationship with video analysis and image understanding, it has attracted much research attention in recent years. Traditional object detection methods are built on handcrafted features and shallow trainable architectures. Their performance easily stagnates by constructing complex ensembles which combine multiple low-level image features with high-level context from object detectors and scene classifiers. With the rapid development in deep learning, more powerful tools, which are able to learn semantic, high-level, deeper features, are introduced to address the problems existing in traditional architectures. These models behave differently in network architecture, training strategy and optimization function, etc. In this paper, we provide a review on deep learning based object detection frameworks. Our review begins with a brief introduction on the history of deep learning and its representative tool, namely Convolutional Neural Network (CNN). Then we focus on typical generic object detection architectures along with some modifications and useful tricks to improve detection performance further. As distinct specific detection tasks exhibit different characteristics, we also briefly survey several specific tasks, including salient object detection, face detection and pedestrian detection. Experimental analyses are also provided to compare various methods and draw some meaningful conclusions. Finally, several promising directions and tasks are provided to serve as guidelines for future work in both object detection and relevant neural network based learning systems.

离散的不变学习旨在在无限维函数空间中学习，其能力将功能的异质离散表示作为学习模型的输入和/或输出。本文提出了一个基于整体自动编码器（IAE-NET）的新型深度学习框架，用于离散不变学习。 IAE-NET的基本构建块由编码器和解码器组成，作为与数据驱动的内核的积分转换，以及编码器和解码器之间的完全连接的神经网络。这个基本的构建块并行地在宽的多通道结构中应用，该结构反复组成，形成了一个具有跳过连接作为IAE-NET的深度连接的神经网络。 IAE-NET接受了随机数据扩展的培训，该数据具有随机数据，以生成具有异质结构的培训数据，以促进离散化不变性学习的性能。提出的IAE-NET在预测数据科学中进行了各种应用，解决了科学计算中的前进和反向问题，以及信号/图像处理。与文献中的替代方案相比，IAE-NET在现有应用中实现了最先进的性能，并创建了广泛的新应用程序。

我们展示了OpenFWI，是用于地震全波形反演（FWI）的大型开源基准数据集的集合。OpenFWI是地球科学和机器学习界的一流，以促进对基于机器学习的FWI多元化，严谨和可重复的研究。OpenFWI包括多个尺度的数据集，包含不同的域，涵盖各种级别的模型复杂性。除了数据集之外，我们还对每个数据集进行实证研究，具有完全卷积的深度学习模型。OpenFWI已被核心维护，并将通过新数据和实验结果定期更新。我们感谢社区的投入，帮助我们进一步改进OpenFWI。在当前版本，我们在OpenFWI中发布了七个数据集，其中为3D FWI指定了一个，其余的是2D场景。所有数据集和相关信息都可以通过我们的网站访问https://openfwi.github.io/。

随着深度学习技术的快速发展和计算能力的提高，深度学习已广泛应用于高光谱图像（HSI）分类领域。通常，深度学习模型通常包含许多可训练参数，并且需要大量标记的样品来实现最佳性能。然而，关于HSI分类，由于手动标记的难度和耗时的性质，大量标记的样本通常难以获取。因此，许多研究工作侧重于建立一个少数标记样本的HSI分类的深层学习模型。在本文中，我们专注于这一主题，并对相关文献提供系统审查。具体而言，本文的贡献是双重的。首先，相关方法的研究进展根据学习范式分类，包括转移学习，积极学习和少量学习。其次，已经进行了许多具有各种最先进的方法的实验，总结了结果以揭示潜在的研究方向。更重要的是，虽然深度学习模型（通常需要足够的标记样本）和具有少量标记样本的HSI场景之间存在巨大差距，但是通过深度学习融合，可以很好地表征小样本集的问题方法和相关技术，如转移学习和轻量级模型。为了再现性，可以在HTTPS://github.com/shuguoj/hsi-classification中找到纸张中评估的方法的源代码.git。

This paper reviews the recent progress of remote sensing image scene classification, proposes a large-scale benchmark dataset, and evaluates a number of state-of-the-art methods using the proposed dataset.

图表神经网络（GNN）基于故障诊断（FD）近年来收到了越来越多的关注，因为来自来自多个应用域的数据可以有利地表示为图。实际上，与传统的FD方法相比，这种特殊的代表性表格导致了卓越的性能。在本次审查中，给出了GNN，对故障诊断领域的潜在应用以及未来观点的简单介绍。首先，通过专注于它们的数据表示，即时间序列，图像和图形，回顾基于神经网络的FD方法。其次，引入了GNN的基本原则和主要架构，注意了图形卷积网络，图注意网络，图形样本和聚合，图形自动编码器和空间 - 时间图卷积网络。第三，通过详细实验验证基于GNN的最相关的故障诊断方法，结论是基于GNN的方法可以实现良好的故障诊断性能。最后，提供了讨论和未来的挑战。

天然气管道中的泄漏检测是石油和天然气行业的一个重要且持续的问题。这尤其重要，因为管道是运输天然气的最常见方法。这项研究旨在研究数据驱动的智能模型使用基本操作参数检测天然气管道的小泄漏的能力，然后使用现有的性能指标比较智能模型。该项目应用观察者设计技术，使用回归分类层次模型来检测天然气管道中的泄漏，其中智能模型充当回归器，并且修改后的逻辑回归模型充当分类器。该项目使用四个星期的管道数据流研究了五个智能模型（梯度提升，决策树，随机森林，支持向量机和人工神经网络）。结果表明，虽然支持向量机和人工神经网络比其他网络更好，但由于其内部复杂性和所使用的数据量，它们并未提供最佳的泄漏检测结果。随机森林和决策树模型是最敏感的，因为它们可以在大约2小时内检测到标称流量的0.1％的泄漏。所有智能模型在测试阶段中具有高可靠性，错误警报率为零。将所有智能模型泄漏检测的平均时间与文献中的实时短暂模型进行了比较。结果表明，智能模型在泄漏检测问题中的表现相对较好。该结果表明，可以与实时瞬态模型一起使用智能模型，以显着改善泄漏检测结果。

机载激光扫描（ALS）点云的分类是遥感和摄影测量场的关键任务。尽管最近基于深度学习的方法取得了令人满意的表现，但他们忽略了接受场的统一性，这使得ALS点云分类对于区分具有复杂结构和极端规模变化的区域仍然具有挑战性。在本文中，为了配置多受感受性的场特征，我们提出了一个新型的接受场融合和分层网络（RFFS-NET）。以新颖的扩张图卷积（DGCONV）及其扩展环形扩张卷积（ADCONV）作为基本的构建块，使用扩张和环形图融合（Dagfusion）模块实现了接受场融合过程，该模块获得了多受感染的场特征代表通过捕获带有各种接收区域的扩张和环形图。随着计算碱基的计算基础，使用嵌套在RFFS-NET中的多级解码器进行的接收场的分层，并由多层接受场聚集损失（MRFALOSS）驱动，以驱动网络驱动网络以学习在具有不同分辨率的监督标签的方向。通过接受场融合和分层，RFFS-NET更适应大型ALS点云中具有复杂结构和极端尺度变化区域的分类。在ISPRS Vaihingen 3D数据集上进行了评估，我们的RFFS-NET显着优于MF1的基线方法5.3％，而MIOU的基线方法的总体准确性为82.1％，MF1的总准确度为71.6％，MIOU的MF1和MIOU为58.2％。此外，LASDU数据集和2019 IEEE-GRSS数据融合竞赛数据集的实验显示，RFFS-NET可以实现新的最新分类性能。

深度学习属于人工智能领域，机器执行通常需要某种人类智能的任务。类似于大脑的基本结构，深度学习算法包括一种人工神经网络，其类似于生物脑结构。利用他们的感官模仿人类的学习过程，深入学习网络被送入（感官）数据，如文本，图像，视频或声音。这些网络在不同的任务中优于最先进的方法，因此，整个领域在过去几年中看到了指数增长。这种增长在过去几年中每年超过10,000多种出版物。例如，只有在医疗领域中的所有出版物中覆盖的搜索引擎只能在Q3 2020中覆盖所有出版物的子集，用于搜索术语“深度学习”，其中大约90％来自过去三年。因此，对深度学习领域的完全概述已经不可能在不久的将来获得，并且在不久的将来可能会难以获得难以获得子场的概要。但是，有几个关于深度学习的综述文章，这些文章专注于特定的科学领域或应用程序，例如计算机愿景的深度学习进步或在物体检测等特定任务中进行。随着这些调查作为基础，这一贡献的目的是提供对不同科学学科的深度学习的第一个高级，分类的元调查。根据底层数据来源（图像，语言，医疗，混合）选择了类别（计算机愿景，语言处理，医疗信息和其他工程）。此外，我们还审查了每个子类别的常见架构，方法，专业，利弊，评估，挑战和未来方向。

评估能源转型和能源市场自由化对资源充足性的影响是一种越来越重要和苛刻的任务。能量系统的上升复杂性需要足够的能量系统建模方法，从而提高计算要求。此外，随着复杂性，同样调用概率评估和场景分析同样增加不确定性。为了充分和高效地解决这些各种要求，需要来自数据科学领域的新方法来加速当前方法。通过我们的系统文献综述，我们希望缩小三个学科之间的差距（1）电力供应安全性评估，（2）人工智能和（3）实验设计。为此，我们对所选应用领域进行大规模的定量审查，并制作彼此不同学科的合成。在其他发现之外，我们使用基于AI的方法和应用程序的AI方法和应用来确定电力供应模型的复杂安全性的元素，并作为未充分涵盖的应用领域的储存调度和（非）可用性。我们结束了推出了一种新的方法管道，以便在评估电力供应安全评估时充分有效地解决当前和即将到来的挑战。