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Accelerating Full Waveform Inversion By Transfer Learning

Accelerating Full Waveform Inversion By Transfer Learning

  • DOI:10.1007/s00466-025-02600-w

  • 全波形反演(FWI)是一种强大的工具,能够基于波传播获得的稀疏测量数据来重建物质场。对于特定问题,使用神经网络(NN)对物质场进行离散化可以提高相应优化问题的鲁棒性和重建质量。本文将这种方法称为基于神经网络的FWI。从初始预测开始,迭代更新神经网络的权重,以使模拟的波形信号与稀疏测量数据集相拟合。对于基于梯度的优化,选择合适的初始预测(即合适的神经网络权重初始化)对于实现快速且稳健的收敛至关重要。

    本文提出了一种新颖的迁移学习方法,以进一步改进基于神经网络的FWI。该方法利用监督预训练来提供更好的神经网络权重初始化,从而加快后续优化问题的收敛速度。此外,反演结果还能得到物理上更有意义的局部最小值。网络被预训练以使用传统FWI第一次迭代中的梯度信息来预测未知的物质场。在二维域计算实验中,训练数据集由具有任意位置、不同形状和方向的椭圆形空洞的参考模拟组成。

    本文将所提出的迁移学习基于神经网络的FWI与另外三种方法进行了性能比较:传统FWI、未进行预训练的基于神经网络的FWI,以及使用预训练神经网络预测的初始猜测的传统FWI。结果表明,迁移学习基于神经网络的FWI在收敛速度和重建质量方面均优于其他方法。


Xenny原创大约 7 分钟FWIFWI迁移学习
LAB设计

LAB设计

布局

  • 这里的布局可以参考hoho建筑布局教程中的内容,不同的布局方式将应用不同的工作流程,例如,你也可以规划出一种多级布局,即上一级化工厂使用下一级化工厂作为底物化工厂进行合成。

    Venture中,我选择使用常规的中心布局以及固定底物化工厂的模式,将中间两个化工厂作为底物化工厂,其他化工厂处理合成和BOOST工作,优点是设计简单,流程清晰。


Xenny原创大约 5 分钟ScreepsVenture
外矿采集

外矿采集

  • 当游戏渡过新手期后(房间等级>=3),此时大量的工地待修建,更多的扩展需要能量运输,控制器升级能量需求。单靠房间中的两个能源点不足以覆盖上述能量需求,此时便可以考虑像其他房间扩展。

    一次完整的外矿采集可以分为以下四个阶段:

    1. 侦查预订
    2. 排险防御
    3. 建设采集
    4. 资源运输

    当然,由于游戏中还有中央房间和高速通道的存在,在这两种特殊房间上的外矿开采会稍有不同。

常规流程

侦查预订


Xenny原创大约 3 分钟ScreepsVenture
房间孵化任务

房间孵化任务

  • 房间孵化任务主要负责整个房间运维,这里的房间运维主要指在没有敌人的情况下,如何快速利用房间内的资源进行建造。我们整个设计思路为建筑任务驱动+爬爬角色角色驱动,对于房间运维来说,主要便是母巢何时发布合适的孵化任务。

    我们按照房间等级,将游戏进程分为不同阶段。注意:我们这里只考虑理想情况下的运维,在真实世界中还需要配合其他模块保证整个计划稳步进行。

开荒期

  • 定义:room.level <= 2

  • 此时的主要任务为收集足够的能量用于建造,此时会发布更多的采集爬爬获取更多的矿工,同时通用爬爬作为基础爬爬负责最开始的能量流通。

    同时开始着手生成建造爬爬完成容器建造工作。

  • 这个阶段主要是构建房间布局、设置工地等其他工作,完成之后便可以得到容器和一些扩展


Xenny原创大约 6 分钟ScreepsVenture
高等数学(数一)

高等数学(数一)

  • 2024考研「高等数学」笔记&复习要点。

极限

导数

中值定理

微分方程

积分

积分应用

无穷级数

幂级数

傅里叶级数

多元微分

二重积分

多重积分

三重积分

曲线积分

多重积分应用

曲面积分


Xenny原创大约 21 分钟考研高等数学
计算机网络

计算机网络

  • 2024考研「计算机网络」笔记&复习要点。

综合考点

传输时间、速率

  • 时延积带宽(第一个比特到终点时已经发出了多少) = 传播时延 * 带宽
  • 发送时延:分组长度/带宽
  • 传播时延:距离/电磁波速率
  • 处理时延:存储转发所需时间
  • 排队时延:路由器中排队等待时间
  • 总时延
    • (n1)(n-1)*发送时延 + 发送时延 + 传播时延 + 中间设备*(发送时延 + 传播时延)
    • 也就是前n-1个分组一直发+最后一个分组的完整传播时间

Xenny原创大约 20 分钟考研计算机网络
数据结构

数据结构

  • 2024考研「数据结构」笔记&复习要点。

  • 完整笔记见考研数据结构,本文是一个简要大纲。

概论

复杂度

  • 时间复杂度
    • 常规的直接数
    • 循环嵌套最好展开算前n项和和N的量级关系

Xenny原创大约 5 分钟考研数据结构
英语一

英语一

  • 2024考研「英语一」笔记&复习要点。

长难句

找主干

看标点,做判断(聚焦)

  • 逗号:若介词短语、从句、非谓语在前,则主干在后。反之则主干在前
  • 分号:起并列作用,则主干在前,后面为并列句。
  • 冒号:补充/说明/解释,即同位语,则主干在前。
  • 破折号:同冒号。
  • 两个破折号:中间一定为插入语。
  • 两个逗号:中间为插入语也可能是主干,得看前后有没有主干。

Xenny原创大约 9 分钟考研英语
线性代数(数一)

线性代数(数一)

  • 2024考研「线性代数」笔记&复习要点。

矩阵

向量

方程组

特征值

二次型

向量空间


Xenny原创大约 3 分钟考研线性代数