論文の概要: Dimensionally consistent surrogate modelling through dimensional analysis and harmonic expansions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.38094v1
- Date: Tue, 29 Sep 2026 17:43:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-30 21:28:47.799642
- Title: Dimensionally consistent surrogate modelling through dimensional analysis and harmonic expansions
- Title(参考訳): 次元解析と調和展開による次元一貫した代理モデリング
- Abstract要約: 本稿ではサロゲートモデルを構築するためのデータ駆動方式を提案する。
この方法はバッキンガム$$-群を導出し、許容次元プレファクタを構築し、残りの次元非依存を近似する。
我々は単純な振り子、プランクの黒体法則、二重振り子リアプノフ場、実験的なCOBE/FIRAS黒体スペクトルデータセットを用いてアプローチを検証した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Dimensional homogeneity is a fundamental constraint on physically meaningful models, requiring invariance under changes of units. We present a data-driven method for constructing surrogate models that satisfy this constraint at the level of the hypothesis class. Starting from a dimension matrix of measured variables, the method derives Buckingham $Π$-groups, constructs admissible dimensional prefactors, and approximates the remaining dimensionless dependence using truncated harmonic expansions on normalized invariant domains. Once the prefactor and dictionary are fixed, the coefficients are obtained from a regularized linear regression problem. We test the approach on the simple pendulum, Planck's black-body law, the double-pendulum Lyapunov field, and an experimental COBE/FIRAS black-body spectrum dataset. The results show that dimensional constraints improve conditioning, robustness to noise, and sample efficiency relative to unconstrained baselines, while the choice of dictionary becomes important in non-periodic or multi-invariant settings. The learned expressions are explicit and inexpensive to evaluate, which makes them useful as surrogate models for structured physical problems.
- Abstract(参考訳): 次元の均一性は物理的に意味のあるモデルの基本的制約であり、単位の変化の下で不変性を必要とする。
本稿では,この制約を満たす代理モデルを構築するためのデータ駆動手法を提案する。
測定された変数の次元行列から始めて、この方法はバッキンガム$ $-群を導出し、許容可能な次元プレファクタを構築し、正規化された不変領域上のトランケートされた調和展開を用いて残りの次元のない依存を近似する。
プレファクタと辞書が固定されると、係数は正規化線形回帰問題から得られる。
我々は単純な振り子、プランクの黒体法則、二重振り子リアプノフ場、実験的なCOBE/FIRAS黒体スペクトルデータセットを用いてアプローチを検証した。
その結果,非周期的・多変量的条件下では辞書の選択が重要となる一方,次元的制約は条件付け,雑音に対する堅牢性,および非制約ベースラインに対するサンプル効率を向上させることがわかった。
学習式は明示的かつ安価に評価でき、構造化された物理問題に対するサロゲートモデルとして有用である。
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