使用贝叶斯优化与高斯过程替代模型的地球声学倒置
William F Jenkins1, Peter Gerstoft1, Yongsung Park1
1Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego, La Jolla, California 92093, USA.
贝叶斯优化 (BO) 通过使用不到100个评估来显著加速地球声学倒置,这与传统方法相比是巨大的改进. 这种高效的全球优化技术可以快速估计复杂环境中的地声学参数.
科学领域:
- 海洋学 海洋学 海洋学
- 地质物理学 地质物理学
- 计算科学 计算科学
背景情况:
- 地声逆转对于了解海底至关重要,但在高维空间中计算密集.
- 传统方法通常需要成千上万的前模型评估,限制了实际应用.
研究的目的:
- 为了证明贝叶斯优化 (BO) 作为高效的全球优化方法对地声逆转的有效性.
- 为了降低与在高维空间中估计地声学参数相关的计算成本.
主要方法:
- 利用贝叶斯优化 (BO),一种代的全球优化技术.
- 采用高斯过程替代模型和启发式获取函数 (上置信限,预期改进) 来指导搜索.
- 将目标函数定义为参数估计的巴特莱特功率.
主要成果:
- 使用不到100次评估,在七维空间中实现了准确的地声学参数估计.
- 对于模拟和实验浅水数据,证明了与差异演变优化可比的结果.
- 展示了BO在参数空间中平衡勘探和开发的能力.
结论:
- 贝叶斯优化为高维地声逆转提供了一个计算效率高的替代方案.
- 这种方法快速估计最佳的地声学参数,使其适合复杂的环境.
- BO提供了一种强大的方法来分析模拟和真实世界的声学数据.
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