論文の概要: GLU: Global-Local-Uncertainty Fusion for Scalable Spatiotemporal Reconstruction and Forecasting
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.26023v1
- Date: Fri, 27 Mar 2026 02:40:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-30 21:49:48.332089
- Title: GLU: Global-Local-Uncertainty Fusion for Scalable Spatiotemporal Reconstruction and Forecasting
- Title(参考訳): 広汎な時空間再構成と予測のためのグローバルローカル不確かさ融合
- Authors: Linzheng Wang, Jason Chen, Nicolas Tricard, Zituo Chen, Sili Deng,
- Abstract要約: GLU(Global-Local-Uncertainty framework)について述べる。
再構成では、GLUは重要適応型地区選択を用いて、局所的な関連情報を検索する。
予測では、階層的なLeader-Follower Dynamicsモジュールが遅延状態を進化させ、メモリ増加を大幅に減少させる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Digital twins of complex physical systems are expected to infer unobserved states from sparse measurements and predict their evolution in time, yet these two functions are typically treated as separate tasks. Here we present GLU, a Global-Local-Uncertainty framework that formulates sparse reconstruction and dynamic forecasting as a unified state-representation problem and introduces a structured latent assembly to both tasks. The central idea is to build a structured latent state that combines a global summary of system-level organization, local tokens anchored to available measurements, and an uncertainty-driven importance field that weights observations according to the physical informativeness. For reconstruction, GLU uses importance-aware adaptive neighborhood selection to retrieve locally relevant information while preserving global consistency and allowing flexible query resolution on arbitrary geometries. Across a suite of challenging benchmarks, GLU consistently improves reconstruction fidelity over reduced-order, convolutional, neural operator, and attention-based baselines, better preserving multi-scale structures. For forecasting, a hierarchical Leader-Follower Dynamics module evolves the latent state with substantially reduced memory growth, maintains stable rollout behavior and delays error accumulation in nonlinear dynamics. On a realistic turbulent combustion dataset, it further preserves not only sharp fronts and broadband structures in multiple physical fields, but also their cross-channel thermo-chemical couplings. Scalability tests show that these gains are achieved with substantially lower memory growth than comparable attention-based baselines. Together, these results establish GLU as a flexible and computationally practical paradigm for sparse digital twins.
- Abstract(参考訳): 複雑な物理系のデジタル双対は、希薄な測定から観測されていない状態を推測し、時間とともにその進化を予測することが期待されているが、これらの2つの機能は典型的には別のタスクとして扱われる。
GLUは,スパース再構築と動的予測を統一状態表現問題として定式化するグローバルローカル不確実性フレームワークであり,両タスクに構造化潜在アセンブリを導入する。
中心となる考え方は、システムレベルの組織、利用可能な測定値に固定されたローカルトークン、および物理的情報性に応じて観測を重み付けする不確実性駆動の重要分野をグローバルに要約した構造化された潜在状態を構築することである。
再構成において、GLUは、グローバルな一貫性を維持しつつ、任意のジオメトリに対して柔軟なクエリ解決を可能にするとともに、局所的な関連情報を取得するために、重要適応型近傍選択を使用する。
一連の挑戦的なベンチマークの中で、GLUは、順序の縮小、畳み込み、ニューラル演算子、アテンションベースのベースラインよりも、リコンストラクションの忠実度を一貫して改善し、マルチスケール構造をより保存する。
予測のために、階層的なLeader-Follower Dynamicsモジュールは、メモリ成長を著しく減少させ、安定したロールアウト挙動を維持し、非線形ダイナミクスにおけるエラーの蓄積を遅らせる。
現実的な乱流燃焼データセットでは、複数の物理的分野におけるシャープフロントとブロードバンド構造だけでなく、チャネル間熱化学結合も保存する。
スケーラビリティテストは、これらのゲインが、同等の注意ベースのベースラインよりも大幅に低いメモリ成長で達成されていることを示している。
これらの結果により、GLUはスパースデジタルツインのフレキシブルで実用的なパラダイムとして確立される。
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