CAREER: Domain-aware Statistical Learning
职业:领域感知统计学习
基本信息
- 批准号:2143695
- 负责人:
- 金额:$ 50.02万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-10-01 至 2027-09-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This Faculty Early Career Development Program (CAREER) grant will contribute to the advancement of national competitiveness by transforming how governing physics and engineering domain knowledge is integrated into data-driven models for high-stakes applications. Applications in domain-knowledge intensive engineering environments such as energy infrastructure, aviation safety, and manufacturing require interpretable models, explainable decisions and actionable insights. In these environments, the old paradiam of “letting the data speak for themselves” is being replaced by the capability of “letting the data speak based on the laws of physics and engineering”. This project will address the development of methods to integrate data with physics-based models in three main use cases, namely environmental processes to enhance resilience of our national utilities during extreme events intensified by climate change; thermal modeling to improve energy efficiency in Data Center operations; and structural dynamics to enhance aviation safety in an increasingly crowded airspace. The accompanying educational plan aims to address the gaps between general-purpose data science education at the school and university level and the specific needs for next-generation engineering students with diverse backgrounds. The educational plan also aims to improve data literacy among the general public by improving awareness of the increasing availability of data and the capability of interpreting those data through local community activities.This research establishes a new Structure-Exploiting-Preserving (SEP) domain-aware statistical learning paradigm that enables the direct embedding of governing physics into data-driven models during model construction. Unlike existing approaches that impose governing physics as auxiliary regularizations or constraints, the SEP framework will enable the embedding of data-driven models into the solution space of governing physics (i.e., governing physics will no longer be used as auxiliary regularizations, but an inherent component that is directly integrated into data-driven models during model construction). This is achieved by exposing the solution structure of governing physics (i.e., structure exploiting), and embedding data-driven models into the solution space of governing equations (i.e., structure preserving). Under the SEP framework and through the collaboration with industry partners, the research will initiate a trajectory that leads to a set of new methodologies for domain-aware statistical modeling, data-driven discovery of governing physics, and dynamic sampling for non-stationary engineering processes.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该教师早期职业发展计划(CAREER)拨款将通过改变管理物理和工程领域知识如何整合到高风险应用程序的数据驱动模型中来促进国家竞争力的提升。 能源基础设施、航空安全和制造业等领域知识密集型工程环境中的应用需要可解释的模型、可解释的决策和可操作的见解。 在这些环境中,“让数据自己说话”的旧模式正在被“让数据根据物理和工程定律说话”的能力所取代。 该项目将解决三个主要用例中数据与基于物理模型集成的方法的开发,即环境过程,以增强我们国家公用事业在气候变化加剧的极端事件期间的弹性;热建模,以提高数据中心运营的能源效率;以及结构动力学,以提高日益拥挤的空域中的航空安全。 随附的教育计划旨在解决学校和大学层面的通用数据科学教育与具有不同背景的下一代工程学生的特定需求之间的差距。该教育计划还旨在通过提高公众对日益增加的数据可用性的认识以及通过当地社群活动解释这些数据的能力来提高公众的数据素养。本研究建立了一种新的结构-利用-保持(SEP)领域感知统计学习范式,该范式能够在模型构建期间将管理物理直接嵌入到数据驱动的模型中。与将管理物理学作为辅助正则化或约束来施加的现有方法不同,SEP框架将使得能够将数据驱动模型嵌入到管理物理学的解空间中(即,控制物理将不再用作辅助正则化,而是在模型构建期间直接集成到数据驱动模型中的固有组件)。这是通过暴露支配物理学的解决方案结构来实现的(即,结构开发),以及将数据驱动模型嵌入到控制方程的解空间中(即,结构保持)。在SEP框架下,通过与行业合作伙伴的合作,该研究将启动一个轨道,导致一套新的方法,用于领域感知统计建模,数据驱动的发现管理物理,和动态采样,该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的评估被认为值得支持。影响审查标准。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Statistical Learning for Nonlinear Dynamical Systems with Applications to Aircraft-UAV Collisions
非线性动力系统的统计学习及其在飞机-无人机碰撞中的应用
- DOI:10.1080/00401706.2023.2203175
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Liu, Xinchao;Liu, Xiao;Kaman, Tulin;Lu, Xiaohua;Lin, Guang
- 通讯作者:Lin, Guang
Regression Trees on Grassmann Manifold for Adapting Reduced-Order Models
用于适应降阶模型的格拉斯曼流形回归树
- DOI:10.2514/1.j062180
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Liu, Xiao;Liu, Xinchao
- 通讯作者:Liu, Xinchao
Inverse Models for Estimating the Initial Condition of Spatio-Temporal Advection-Diffusion Processes
估算时空平流扩散过程初始条件的反演模型
- DOI:10.1080/00401706.2023.2181222
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Liu, Xiao;Yeo, Kyongmin
- 通讯作者:Yeo, Kyongmin
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Xiao Liu其他文献
The Quality Of Cluster Randomized Controlled Trials Of Pediatrics Should Be Improved: An Integrative Literature Review
儿科整群随机对照试验的质量应提高:综合文献综述
- DOI:
- 发表时间:
2022 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
H. Lan;Jianjian Wang;Shouyuan Wu;Q. Guo;Ping Wang;Juanjuan Zhang;Siya Zhao;Xiao Liu;Xingrong Liu;Yaolong Chen - 通讯作者:
Yaolong Chen
PEGylation of platinum bio-electrodes
铂生物电极的聚乙二醇化
- DOI:
10.1016/j.elecom.2012.11.007 - 发表时间:
2013 - 期刊:
- 影响因子:5.4
- 作者:
Zhilian Yue;P. Molino;Xiao Liu;G. Wallace - 通讯作者:
G. Wallace
Determination of l-tryptophan in the presence of ascorbic acid and Q1 dopamineusing poly(sulfosalicylic acid) modified glassy carbon electrode
聚磺基水杨酸修饰玻碳电极在抗坏血酸和 Q1 多巴胺存在下测定 L-色氨酸
- DOI:
- 发表时间:
2013 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Xi Ba,;Liqiang Luo;Yaping Ding*;Xiao Liu - 通讯作者:
Xiao Liu
Two new quinolone alkaloids from the nearly ripe fruits of Tetradium ruticarpum
黄果近成熟果实中的两种新喹诺酮生物碱
- DOI:
10.1080/14786419.2019.1566819 - 发表时间:
2019-08 - 期刊:
- 影响因子:2.2
- 作者:
Yi-Heng Li;Xiao Liu;Min Yin;Fei Liu;Bi Wang;Xu Feng;Qi-Zhi Wang - 通讯作者:
Qi-Zhi Wang
Density functional theory study of a two-atom active site transition-metal/iridium electrocatalyst for ammonia synthesis
双原子活性位过渡金属/铱合成氨电催化剂的密度泛函理论研究
- DOI:
10.1039/d2ta02642b - 发表时间:
2022 - 期刊:
- 影响因子:11.9
- 作者:
Wei Song;Zhe Fu;Xiao Liu;Yongliang Guo;Chaozheng He;Ling Fu - 通讯作者:
Ling Fu
Xiao Liu的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Xiao Liu', 18)}}的其他基金
AccelNet-Design: International Networks Towards Future U.S. Urban Resilience (Resilient-NET)
AccelNet-Design:迈向未来美国城市复原力的国际网络 (Resilient-NET)
- 批准号:
2419490 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Standard Grant
AccelNet-Design: International Networks Towards Future U.S. Urban Resilience (Resilient-NET)
AccelNet-Design:迈向未来美国城市复原力的国际网络 (Resilient-NET)
- 批准号:
2201467 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Standard Grant
Integrating System Physics with Sensor Data for Health Prognostics of Complex Engineered Systems
将系统物理与传感器数据相结合,用于复杂工程系统的健康预测
- 批准号:
1904165 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Standard Grant
RII Track-4: Harnessing Big Event Data with Heterogeneous Feature: Intelligent Food-Borne Outbreak Investigations and Beyond
RII Track-4:利用具有异构特征的大事件数据:智能食源性疫情调查及其他
- 批准号:
1929091 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
拟连续domain范畴的若干问题研究
- 批准号:12301583
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
格值蕴涵算子与Domain理论中的若干问题
- 批准号:12331016
- 批准年份:2023
- 资助金额:193.00 万元
- 项目类别:重点项目
Domain理论中概率幂构造的若干问题研究
- 批准号:12371457
- 批准年份:2023
- 资助金额:43.5 万元
- 项目类别:面上项目
To空间上Domain理论中若干问题研究
- 批准号:12261040
- 批准年份:2022
- 资助金额:28 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
面向Jung-Tix问题的Domain理论与量化序理论研究
- 批准号:12231007
- 批准年份:2022
- 资助金额:235 万元
- 项目类别:重点项目
C2 DOMAIN PROTEIN 1 (C2DP1)基因家族在植物开花调控中的功能研究
- 批准号:n/a
- 批准年份:2022
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
第四届Domain理论与拓扑学青年学者论坛
- 批准号:12242110
- 批准年份:2022
- 资助金额:5.00 万元
- 项目类别:专项项目
Domain理论中的收敛性与K-有界Sober空间范畴
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
广义Domain结构的表示理论研究
- 批准号:12171149
- 批准年份:2021
- 资助金额:51 万元
- 项目类别:面上项目
拓扑空间的概率幂domain及相关问题研究
- 批准号:12001385
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
PIRE: Multi-Domain, Multi-Scale, Policy-Aware Digital Twin for Offshore Wind Energy Infrastructure
PIRE:海上风能基础设施的多领域、多规模、政策感知数字孪生
- 批准号:
2230630 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: When Reality Fails Expectations: Containing Reflective Domain Models for Human-Aware Planning and Learning of Robotic Teammates
职业:当现实低于预期时:包含用于机器人队友的人类意识规划和学习的反射域模型
- 批准号:
2047186 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Standard Grant
DeFacto: Acquiring, Curating, and Using a Bilingual Domain Aware Commonsense Knowledge Base
DeFacto:获取、整理和使用双语领域感知常识知识库
- 批准号:
RGPIN-2017-05068 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
DeFacto: Acquiring, Curating, and Using a Bilingual Domain Aware Commonsense Knowledge Base
DeFacto:获取、整理和使用双语领域感知常识知识库
- 批准号:
RGPIN-2017-05068 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
DeFacto: Acquiring, Curating, and Using a Bilingual Domain Aware Commonsense Knowledge Base
DeFacto:获取、整理和使用双语领域感知常识知识库
- 批准号:
RGPIN-2017-05068 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
DeFacto: Acquiring, Curating, and Using a Bilingual Domain Aware Commonsense Knowledge Base
DeFacto:获取、整理和使用双语领域感知常识知识库
- 批准号:
RGPIN-2017-05068 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
DeFacto: Acquiring, Curating, and Using a Bilingual Domain Aware Commonsense Knowledge Base
DeFacto:获取、整理和使用双语领域感知常识知识库
- 批准号:
RGPIN-2017-05068 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Domain specific language integration for hardware-aware software generation
用于生成硬件感知软件的领域特定语言集成
- 批准号:
446057-2012 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Collaborative Research and Development Grants
Domain-Aware Data Matching in Emergency Response Scenarios
应急响应场景中的领域感知数据匹配
- 批准号:
1812618 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Studentship
Domain specific language integration for hardware-aware software generation
用于生成硬件感知软件的领域特定语言集成
- 批准号:
446057-2012 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 50.02万 - 项目类别:
Collaborative Research and Development Grants