論文の概要: Generative structured normalizing flow Gaussian processes applied to
spectroscopic data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.07554v1
- Date: Wed, 14 Dec 2022 23:57:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-12-16 17:53:34.540453
- Title: Generative structured normalizing flow Gaussian processes applied to
spectroscopic data
- Title(参考訳): 生成構造正規化流れガウス過程の分光データへの応用
- Authors: Natalie Klein, Nishant Panda, Patrick Gasda, Diane Oyen
- Abstract要約: 物理科学では、限られた訓練データは将来の観測データを適切に特徴づけることができない。
特に外挿を依頼される場合、モデルが不確実性を適切に示すことは重要である。
火星探査機キュリオシティに搭載されたChemCam装置のレーザ誘起分解分光データに関する方法論を実証した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 4.0773490083614075
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this work, we propose a novel generative model for mapping inputs to
structured, high-dimensional outputs using structured conditional normalizing
flows and Gaussian process regression. The model is motivated by the need to
characterize uncertainty in the input/output relationship when making
inferences on new data. In particular, in the physical sciences, limited
training data may not adequately characterize future observed data; it is
critical that models adequately indicate uncertainty, particularly when they
may be asked to extrapolate. In our proposed model, structured conditional
normalizing flows provide parsimonious latent representations that relate to
the inputs through a Gaussian process, providing exact likelihood calculations
and uncertainty that naturally increases away from the training data inputs. We
demonstrate the methodology on laser-induced breakdown spectroscopy data from
the ChemCam instrument onboard the Mars rover Curiosity. ChemCam was designed
to recover the chemical composition of rock and soil samples by measuring the
spectral properties of plasma atomic emissions induced by a laser pulse. We
show that our model can generate realistic spectra conditional on a given
chemical composition and that we can use the model to perform uncertainty
quantification of chemical compositions for new observed spectra. Based on our
results, we anticipate that our proposed modeling approach may be useful in
other scientific domains with high-dimensional, complex structure where it is
important to quantify predictive uncertainty.
- Abstract(参考訳): 本研究では,入力を構造化条件正規化フローとガウス過程回帰を用いて構造化高次元出力にマッピングする新しい生成モデルを提案する。
このモデルは、新しいデータで推論を行う際に入出力関係の不確実性を特徴付ける必要性に動機づけられている。
特に、物理科学において、限られた訓練データは、将来の観測されたデータを適切に特徴付けるものではなく、モデルが不確かさを適切に示すことが重要である。
提案モデルでは,構成条件正規化フローはガウス過程による入力と類似した潜在表現を提供し,学習データ入力から自然に増大する正確な精度計算と不確実性を提供する。
火星探査機キュリオシティに搭載されたChemCam装置のレーザ誘起分解分光データに関する方法論を実証した。
chemcamは、レーザーパルスによって誘導されるプラズマ原子放出のスペクトル特性を測定することにより、岩石と土壌の化学組成を回復するように設計された。
本モデルは, 与えられた化学組成に基づいて実測的なスペクトル条件を生成できることを示すとともに, 化学組成の不確実性定量化を新規に行うことができることを示す。
提案手法は,予測の不確かさの定量化が重要となる高次元,複雑な構造を持つ他の科学的領域において有用であると考えられた。
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