Learning spatiotemporal dynamics with a pretrained generative model

生成语法 动力学(音乐) 生成模型 计算机科学 人工智能 心理学 教育学
作者
Lijun Yang,Zeyu Li,Han Wang,Yue Zhang,Qingfei Fu,Jingxuan Li,Lizi Qin,Ruo‐Yu Dong,Hao Sun,Yue Deng
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-4183330/v1
摘要

Abstract Reconstructing spatiotemporal dynamics with sparse sensor measurement is an outstanding problem, commonly encountered in a wide spectrum of scientific and engineering applications. Such a problem is particularly challenging when the number and/or types of sensors (e.g., randomly placed) are extremely insufficient. Existing end-to-end learning models ordinarily suffer from the generalization issue for full-field reconstruction of spatiotemporal dynamics, especially in sparse data regimes typically seen in real-world applications. To this end, we propose a sparse-sensor-assisted score-based generative model (S3GM) to reconstruct and predict full-field spatiotemporal dynamics based on sparse measurements. Instead of learning directly the mapping between input and output pairs, an unconditioned generative model is firstly pretrained capturing the joint distribution of a vast group of pretraining data in a self-supervised manner, followed then by a sampling process conditioned on unseen sparse measurement. The efficacy of S3GM has been verified on multiple dynamical systems with various synthetic, real-world, and lab-test datasets (ranging from turbulent flow modeling to weather/climate forecasting). The results demonstrate the excellent performance of S3GM in zero-shot reconstruction and prediction of spatiotemporal dynamics even with high levels of data sparsity and noise. We find that S3GM exhibits high accuracy, generalizability, and robustness when handling different reconstruction tasks.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
tf发布了新的文献求助30
刚刚
DDD完成签到,获得积分10
刚刚
糊涂的孤丝完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
大力小丸子关注了科研通微信公众号
1秒前
陈品琪发布了新的文献求助10
1秒前
远方发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
xiaokaixin完成签到,获得积分10
2秒前
樱sky完成签到,获得积分10
3秒前
cmmm完成签到 ,获得积分10
3秒前
ZIYU完成签到,获得积分10
3秒前
mmmmmMM发布了新的文献求助10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
香蕉觅云应助火柴two采纳,获得10
4秒前
zxx发布了新的文献求助10
4秒前
奶黄包应助刘鑫采纳,获得20
4秒前
hhh完成签到,获得积分10
4秒前
布兜兜完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
白诺言发布了新的文献求助10
6秒前
星辰大海应助江江采纳,获得10
6秒前
6秒前
lololoan完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
特大包包发布了新的文献求助10
7秒前
莲枳榴莲发布了新的文献求助30
7秒前
婷_1988完成签到,获得积分10
8秒前
思源应助暴躁的元灵采纳,获得10
8秒前
无花果应助hhh采纳,获得10
8秒前
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
追寻德地发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
11秒前
结构小工完成签到,获得积分10
11秒前
JamesPei应助魏士博采纳,获得10
11秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 12000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5699679
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5132628
关于积分的说明 15227678
捐赠科研通 4854695
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2604865
邀请新用户注册赠送积分活动 1556246
关于科研通互助平台的介绍 1514444