Collaborative Research: Differential Equations Motivated Multi-Agent Sequential Deep Learning: Algorithms, Theory, and Validation

协作研究:微分方程驱动的多智能体序列深度学习:算法、理论和验证

基本信息

  • 批准号:
    2152717
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20万
  • 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:
    2022-07-01 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Sequential data observed from multiple agents is ubiquitous in artificial intelligence (AI) and scientific applications, for example, in computer vision, natural language processing, robotics, computational biology and biophysics, and knowledge graphs. Learning from sequentially observed data often provides a global understanding of the underlying system and yields more reliable predictions than learning from a non-sequentially (single-shot) observed data. Sequential data is often irregularly-sampled in time and space and when this is combined with the interaction between agents, it raises tremendous challenges for machine learning. This project addresses these challenges by developing new mathematical understandings of these bottlenecks combined with new mathematically-principled deep learning algorithms for sequential and graph learning. Anticipated results and algorithms from this project will have broad applicability to important societal issues, such as pandemic spread, cooperative robotics, and environmental change. The project includes research training opportunities for graduate students.This project bridges ordinary differential equations (ODEs) and partial differential equations (PDEs) theory with multi-agent sequential learning practice. The project further leverages ODE and PDE insights to advance theoretically-grounded algorithms for deep sequential and graph learning. This project synergistically integrates recent advances in neural ODE methods with recent advances in graph networks for machine learning. The project develops and explores building next-generation algorithms based on wave equations on graphs, coupling second-order continuous dynamics in time with graph filtering. The research includes theoretical guarantees for the new methods in overcoming the over-smoothing issue, to enable sequential learning on graphs with deep architectures.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.
从多个代理观察到的顺序数据在人工智能(AI)和科学应用中无处不在,例如在计算机视觉,自然语言处理,机器人技术,计算生物学和生物物理学以及知识图中。从依次观察到的数据中学习通常提供了对基础系统的全球理解,并产生比从非序列(单次)观察到的数据中获得更可靠的预测。顺序数据通常会在时间和空间中不规则地采样,当这种数据与代理之间的相互作用相结合时,它会给机器学习带来巨大的挑战。该项目通过对这些瓶颈进行新的数学理解,再加上新的数学原理深度学习算法来解决这些挑战,以进行顺序学习和图形学习。该项目的预期结果和算法将对重要的社会问题(例如大流行,合作机器人技术和环境变化)具有广泛的适用性。该项目包括为研究生提供的研究培训机会。该项目桥接了具有多代理顺序学习实践的普通微分方程(ODE)和部分微分方程(PDES)理论。该项目进一步利用ODE和PDE见解来推进理论上的算法,以进行深层顺序学习和图形学习。该项目协同整合了神经ode方法的最新进展与机器学习图网络的最新进展。该项目基于图形上的波方程来开发和探索构建下一代算法,并将二阶连续动态耦合到时间与图形滤波。 这项研究包括在克服过度平滑问题的新方法的理论保证中,以实现具有深度建筑的图表的顺序学习。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点评估来获得支持的,并具有更广泛的影响标准。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Texture-based optical flow for wind velocity estimation from water vapor data
  • DOI:
    10.1117/12.2663008
  • 发表时间:
    2023-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Joel Barnett;A. Bertozzi;L. Vese;I. Yanovsky
  • 通讯作者:
    Joel Barnett;A. Bertozzi;L. Vese;I. Yanovsky
A Primal-Dual Framework for Transformers and Neural Networks
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Nguyen;Tam Nguyen;Nhat Ho;A. Bertozzi;Richard Baraniuk;S. Osher
  • 通讯作者:
    T. Nguyen;Tam Nguyen;Nhat Ho;A. Bertozzi;Richard Baraniuk;S. Osher
Active Learning of non-Semantic Speech Tasks with Pretrained models
使用预训练模型主动学习非语义语音任务
  • DOI:
    10.1109/icassp49357.2023.10096465
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lee, Harlin;Saeed, Aaqib;Bertozzi, Andrea L.
  • 通讯作者:
    Bertozzi, Andrea L.
{{ 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 }}

Andrea Bertozzi其他文献

Incorporating Texture Features into Optical Flow for Atmospheric Wind Velocity Estimation
将纹理特征纳入光流中进行大气风速估计
Encased Cantilevers and Alternative Scan Algorithms for Ultra-Gantle High Speed Atomic Force Microscopy
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2011.11.3193
  • 发表时间:
    2012-01-31
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Paul Ashby;Dominik Ziegler;Andreas Frank;Sindy Frank;Alex Chen;Travis Meyer;Rodrigo Farnham;Nen Huynh;Ivo Rangelow;Jen-Mei Chang;Andrea Bertozzi
  • 通讯作者:
    Andrea Bertozzi

Andrea Bertozzi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('Andrea Bertozzi', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: RAPID: Rapid computational modeling of wildfires and management with emphasis on human activity
合作研究:RAPID:野火和管理的快速计算建模,重点关注人类活动
  • 批准号:
    2345256
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
ATD: Active Learning Activity Detection in Multiplex Networks of Geospatial-Cyber-Temporal Data
ATD:地理空间网络时空数据多重网络中的主动学习活动检测
  • 批准号:
    2318817
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RAPID: Analysis of Multiscale Network Models for the Spread of COVID-19
RAPID:针对 COVID-19 传播的多尺度网络模型分析
  • 批准号:
    2027438
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
FRG: Collaborative Research: Robust, Efficient, and Private Deep Learning Algorithms
FRG:协作研究:稳健、高效、私密的深度学习算法
  • 批准号:
    1952339
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
ATD: Algorithms for Threat Detection in Knowledge Graphs
ATD:知识图中的威胁检测算法
  • 批准号:
    2027277
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NRT-HDR: Modeling and Understanding Human Behavior: Harnessing Data from Genes to Social Networks
NRT-HDR:建模和理解人类行为:利用从基因到社交网络的数据
  • 批准号:
    1829071
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
ATD: Sparsity Models for Forecasting Spatio-Temporal Human Dynamics
ATD:预测时空人类动力学的稀疏模型
  • 批准号:
    1737770
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Extreme-scale algorithms for geometric graphical data models in imaging, social and network science
成像、社会和网络科学中几何图形数据模型的超大规模算法
  • 批准号:
    1417674
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Modeling, Analysis, and Control of the Spatio-temporal Dynamics of Swarm Robotic Systems
协作研究:群体机器人系统时空动力学的建模、分析和控制
  • 批准号:
    1435709
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Particle laden flows - theory, analysis and experiment
颗粒负载流 - 理论、分析和实验
  • 批准号:
    1312543
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

基于边界控制的网络化抛物型偏微分系统一致性研究
  • 批准号:
    62303163
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
分数阶微分引导的深度学习方法研究
  • 批准号:
    62372359
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
流体力学和非线性弹性力学中偏微分方程解的正则性研究
  • 批准号:
    12301141
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
奇异黎曼叶状结构的微分几何学研究
  • 批准号:
    12371048
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    43.5 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于微分拟变分不等式的电力-交通耦合网络动态定价机制研究
  • 批准号:
    52307087
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Characterizing the genetic etiology of delayed puberty with integrative genomic techniques
利用综合基因组技术表征青春期延迟的遗传病因
  • 批准号:
    10663605
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
Collaborative Research: SaTC: CORE: Medium: Graph Mining and Network Science with Differential Privacy: Efficient Algorithms and Fundamental Limits
协作研究:SaTC:核心:媒介:具有差异隐私的图挖掘和网络科学:高效算法和基本限制
  • 批准号:
    2317192
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: SaTC: CORE: Medium: Graph Mining and Network Science with Differential Privacy: Efficient Algorithms and Fundamental Limits
协作研究:SaTC:核心:媒介:具有差异隐私的图挖掘和网络科学:高效算法和基本限制
  • 批准号:
    2317194
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Construction and Properties of Sobolev Spaces of Differential Forms on Smooth and Lipschitz Manifolds with Applications to FEEC
合作研究:光滑流形和 Lipschitz 流形上微分形式 Sobolev 空间的构造和性质及其在 FEEC 中的应用
  • 批准号:
    2309779
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SaTC: CORE: Medium: Graph Mining and Network Science with Differential Privacy: Efficient Algorithms and Fundamental Limits
协作研究:SaTC:核心:媒介:具有差异隐私的图挖掘和网络科学:高效算法和基本限制
  • 批准号:
    2317193
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了