論文の概要: Co-PiLOT: Constrained Physics-Informed Latent Optimization for Target-Driven Inverse Design
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.37875v1
- Date: Tue, 29 Sep 2026 15:51:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-30 21:28:47.710108
- Title: Co-PiLOT: Constrained Physics-Informed Latent Optimization for Target-Driven Inverse Design
- Title(参考訳): Co-PiLOT: 目標駆動逆設計のための制約付き物理インフォームド潜時最適化
- Abstract要約: Co-PiLOTは、生成エンコーダデコーダを介して候補をマッピングする潜在最適化手法である。
視覚変換器ベースのエンコーダを開発し、EBSD由来のマイクロ構造データセットに遅延拡散、拡散変換器、修正フロー変換器ベースのデコーダを組み合わす。
予算は160ドルで、ViT-FMDiTとMERIDIANの組み合わせは目標駆動の目標スコアが最も高い。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Inverse design of physical systems (molecules, devices, microstructures) often reduces to optimizing a high-dimensional structure against an expensive black-box simulator. Direct search is difficult because the space is non-Euclidean, feasibility is hard to encode, and each evaluation is expensive. We present Co-PiLOT, a latent optimization approach that maps candidates through a generative encoder-decoder, uses the decoder as a learned validity prior, and searches the latent space with physics-informed black-box optimization. The framework is applied on the inverse design of magnesium alloy microstructure/texture. We develop a vision transformer based-encoder; paired with latent diffusion, diffusion transformer and rectified-flow transformer-based decoders on $\sim80{,}000$ EBSD-derived microstructure dataset to learn a minimal bottleneck, $z$. The ViT-FMDiT model ($z$=$768$) reconstructs high-fidelity microstructure images (FID $27.86$, MS-SSIM $0.178$), which our self-segmenting orientation codec converts into input grids for crystal plasticity solver. Finally, we introduce MERIDIAN, an active latent optimizer driven by deep-kernel Gaussian-process uncertainty, failure-aware feasibility prediction, manifold-aware trust regions, and target-aware acquisition. Within a budget of $160$ simulations, the ViT-FMDiT and MERIDIAN combination yields the best target-driven objective score, reducing the relative target error by $3$--$22\%$ against seven baselines (DANTE, TuRBO, BAxUS, CMA-ES, DDOM, SEIKO, DDPO) on the same decoder.
- Abstract(参考訳): 物理系(分子、デバイス、マイクロ構造)の逆設計はしばしば高価なブラックボックスシミュレータに対して高次元構造を最適化する。
直接探索は、空間がユークリッドではないため、実現可能性の符号化が困難であり、各評価は高価である。
生成エンコーダデコーダを介して候補をマッピングする潜在最適化手法であるCo-PiLOTを提案する。
本フレームワークはマグネシウム合金のミクロ組織/テクスチャの逆設計に適用する。
我々は、最小のボトルネックである$z$を学習するために、$\sim80{,}000$EBSD由来のマイクロ構造データセット上で、潜時拡散、拡散トランスフォーマー、整流流トランスフォーマーベースのデコーダと組み合わせたビジョントランスフォーマベースのエンコーダを開発する。
ViT-FMDiTモデル(z$=768$)は、高忠実度マイクロ構造画像(FID $27.86$, MS-SSIM $0.178$)を再構成する。
最後に, ディープカーネルガウスプロセスの不確実性, フェールアウェア実現可能性予測, 多様体アウェア信頼領域, ターゲットアウェア獲得によって駆動されるアクティブ潜時最適化器であるMERIDIANを紹介する。
160ドルの予算内では、ViT-FMDiTとMERIDIANの組み合わせは最高の目標駆動目標スコアを獲得し、同じデコーダ上の7つのベースライン(DANTE, TuRBO, BAxUS, CMA-ES, DDOM, SEIKO, DDPO)に対して相対目標誤差を$3-22\%削減する。
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