主講人：倪一清

講座時(shí)間：2022年11月10日 9:00-10:30

講座形式：騰訊會(huì)議（會(huì)議號(hào)：856-284-859）

講座對(duì)象：全校相關(guān)專(zhuān)業(yè)感興趣師生

內(nèi)容摘要：過(guò)去二十年，機(jī)器學(xué)習(xí)方法（特別是深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）在科學(xué)和工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用?？墒牵跈C(jī)器學(xué)習(xí)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模方法通常需要大量的、覆蓋廣泛域的觀(guān)察數(shù)據(jù)（標(biāo)簽數(shù)據(jù)）用作建模訓(xùn)練，但在許多領(lǐng)域要獲得大量的觀(guān)察數(shù)據(jù)是十分昂貴甚至不可能。近幾年，基于物理信息的機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展。這一方法直接將物理系統(tǒng)的本構(gòu)關(guān)系（通常是非線(xiàn)性偏微分方程）編碼進(jìn)入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而形成以下優(yōu)點(diǎn)：（1）由于嵌入本構(gòu)方程，物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于響應(yīng)計(jì)算（正問(wèn)題）不需要任何訓(xùn)練數(shù)據(jù)和數(shù)值求解，而用于參數(shù)識(shí)別（反問(wèn)題）只需要少量的觀(guān)察數(shù)據(jù)；（2）建立的模型具有更好的物理一致性；（3）訓(xùn)練域以外的預(yù)測(cè)更加可信；（4）在真實(shí)觀(guān)察數(shù)據(jù)的指引下，有可能構(gòu)建更準(zhǔn)確的物理模型。本講座介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)嵌入物理信息的以下幾種方式：（1）將本構(gòu)方程（及邊界條件、初始條件）嵌入訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)（loss function）；（2）結(jié)合遷移學(xué)習(xí)（transfer learning）將物理信息或本構(gòu)方程引進(jìn)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始化；（3）結(jié)合圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（graph neural network）將物理信息和幾何信息嵌入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造（architecture）。結(jié)合力學(xué)與結(jié)構(gòu)工程實(shí)例，本講座同時(shí)討論物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)的若干瓶頸及可能解決方案：（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)的梯度病態(tài)問(wèn)題（包括梯度爆炸和梯度消失）；（2）涉及高頻率和多頻率動(dòng)力響應(yīng)的譜偏差問(wèn)題。

匯報(bào)人介紹：倪一清博士，現(xiàn)任香港理工大學(xué)嚴(yán)、麥、郭、鐘智能結(jié)構(gòu)冠名教授，“智能結(jié)構(gòu)與軌道交通”講座教授，國(guó)家軌道交通電氣化與自動(dòng)化工程技術(shù)研究中心香港分中心主任。他的研究領(lǐng)域涵蓋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、振動(dòng)控制、智能材料與結(jié)構(gòu)、貝葉斯機(jī)器學(xué)習(xí)、物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、高鐵與磁浮列車(chē)安全。倪教授是國(guó)際結(jié)構(gòu)控制與監(jiān)測(cè)學(xué)會(huì)（IASCM）和國(guó)際智能結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)學(xué)會(huì)（ISHMII）執(zhí)委會(huì)委員。他目前擔(dān)任兩份學(xué)術(shù)期刊的聯(lián)合主編：《Journal of Infrastructure Intelligence and Resilience》(出版社：Elsevier)和《Intelligent Transportation Infrastructure》(出版社：Oxford University Press)；一份期刊的學(xué)術(shù)編輯：《Structural Control and Health Monitoring》(出版社：Wiley and Hindawi)；兩份期刊的副主編：《Journal of Civil Structural Health Monitoring》(出版社：Springer)和《Journal of Vibration and Control》(出版社：SAGE Publications)；以及七份期刊的編委會(huì)成員，包括《Engineering Structures》、《Smart Structures and Systems》、《Structural Monitoring and Maintenance》等。倪教授發(fā)表SCI期刊論文260多篇、國(guó)際會(huì)議論文330多篇。學(xué)術(shù)成果在SCI核心合集被引用超過(guò)8000次，H指數(shù)為47；在Google Scholar中被引用超過(guò)15000次，H指數(shù)為61。他是《國(guó)際結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)雜志》評(píng)選的2017年結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)年度人物獎(jiǎng)獲得者，并是國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)、廣東省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)、浙江省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)的獲得者。他亦兩次獲得日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展金獎(jiǎng)與特別大獎(jiǎng)。他是斯坦福大學(xué)發(fā)布的土木工程領(lǐng)域全球前2%高被引科學(xué)家（2020年、2021年）。

交通運(yùn)輸工程學(xué)院

2022年11月7日