論文の概要: Inverse Synthesis of Shock Time Series from Shock Response Spectra Using Ensembles of Conditional Variational Autoencoders
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.12820v1
- Date: Fri, 09 Oct 2026 00:00:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-13 04:06:29.323932
- Title: Inverse Synthesis of Shock Time Series from Shock Response Spectra Using Ensembles of Conditional Variational Autoencoders
- Title(参考訳): 条件変分オートエンコーダのアンサンブルを用いた衝撃応答スペクトルからの衝撃時系列の逆合成
- Abstract要約: 逆合成は、所定のスペクトルと一致する候補波形を求める。
我々は、マルチスケールウェーブレット係数を予測する再帰デコーダを用いて、初期の条件付き変分オートエンコーダを拡張した。
個々のモデルは潜時サンプリングの下で限定的な変動を示し、独立に訓練されたモデルの集合を動機付けている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.11744028458220425
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The shock response spectrum (SRS) characterizes the peak responses of single-degree-of-freedom systems to transient acceleration. Because the mapping from an acceleration time series (waveform) to its SRS is many-to-one, inverse synthesis seeks candidate waveforms consistent with a prescribed spectrum. We extend an earlier conditional variational autoencoder (CVAE) framework with a recurrent decoder that predicts multiscale wavelet coefficients and reconstructs waveforms through an inverse discrete wavelet transform. Individual models exhibit limited variability under latent sampling, motivating an ensemble of independently trained models spanning different mother wavelets and decomposition levels. Each member produces a separate candidate waveform for the same target SRS. Evaluation on four held-out benchmark datasets shows lower mean and median spectral errors for the illustrated wavelet model than for the earlier direct time-domain CVAE and a sum-of-decayed-sinusoids (SDS) baseline. A conditioning study examines frequency-grid and encoding choices. Comparisons with published inverse-SRS methods demonstrate superior performance across four holdout benchmark datasets (two operational shock datasets, one earthquake dataset, and one synthetic shock dataset) and competitive performance on synthetic targets reported by Brake. Single-model inference requires approximately 0.1-0.6 ms per waveform during batched inference compared with 5-8 s for SDS, excluding offline training. This low inference cost enables rapid generation of distinct SRS-compatible candidate waveforms across the ensemble, although their physical suitability requires assessment beyond spectral agreement.
- Abstract(参考訳): 衝撃応答スペクトル(SRS)は、一自由度系の過渡加速度に対するピーク応答を特徴付ける。
加速度時系列(波形)からSRSへの写像は多対一であるため、逆合成は所定のスペクトルに整合した候補波形を求める。
逆離散ウェーブレット変換により,マルチスケールウェーブレット係数を予測し,波形を再構成するリカレントデコーダを用いて,初期の条件付き変分オートエンコーダ(CVAE)フレームワークを拡張した。
個々のモデルは、潜伏サンプリングの下での変動が制限され、異なる母ウェーブレットと分解レベルにまたがる独立した訓練されたモデルのアンサンブルを動機付けている。
各部材は同じターゲットSRSに対して別個の候補波形を生成する。
4つのベンチマークデータセットによる評価は、以前の直接時間領域CVAEとSDS(Sum-of-decayed-sinusoids)ベースラインよりも、図示ウェーブレットモデルの平均値と中央値のスペクトル誤差が低いことを示している。
コンディショニング研究は周波数グリッドと符号化の選択について検討する。
公表された逆SRS法との比較では、4つのホールトアウトベンチマークデータセット(運用ショックデータセット2つ、地震データセット1つ、合成ショックデータセット1つ)と、Brakeが報告した合成ターゲット上での競合性能に優れていた。
単一モデル推論はバッチ推論中に1ウェーブフォームあたり0.1-0.6ミリ秒、オフライントレーニングを除く5-8ミリ秒を必要とする。
この低い推論コストは、スペクトル合意を超える評価を必要とするが、異なるSRS互換の候補波形をアンサンブル全体で高速に生成することを可能にする。
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