ajout section Modèles génératifs

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Laureηt 2023-06-08 20:53:29 +02:00
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@ -180,8 +180,7 @@ Les approches d'optimisation assistées par surfaces de réponse permettent de r
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En particulier, une représentation latente parcimonieuse de la géométrie faciliterait l'exploration de l'espace de recherche et l'utilisation de métamodèles classiques pour la prédiction des quantités d'intérêt.
Récemment, les modèles génératifs profonds comme les \gls{vae} ou les \gls{gan} ont été appliqués avec succès à des données structurées (typiquement des images).
Ceux-ci permettent de construire un espace latent représentatif d'un jeu de données donné et de générer de nouveaux échantillons qui partagent des caractéristiques importantes du jeu de données d'entraînement.
Récemment, les modèles génératifs profonds comme les \gls{vae} ou les \gls{gan} ont été appliqués avec succès à des données structurées (typiquement des images). Ceux-ci permettent de construire un espace latent représentatif d'un jeu de données donné et de générer de nouveaux échantillons qui partagent des caractéristiques importantes du jeu de données d'entraînement.
Cependant, dans le cas de la simulation numérique, les données prennent souvent la forme de graphes en raison de l'utilisation de maillages pour représenter les surfaces pièces à concevoir. Dans le contexte d'une application industrielle, il est donc crucial d'adapter les modèles susmentionnés afin de pouvoir utiliser des données non structurées en entrée. Les \gls{gnn} permettent de traiter des données non structurées telles que des maillages ou des nuages de points.
@ -189,8 +188,7 @@ Différentes solutions pour ont été proposées dans la littérature pour réal
Le but de ce stage est d'évaluer le potentiel de ces nouvelles méthodes sur des jeux de données réalisés en internes et représentatifs pour \gls{ssa}. Et éventuellement de proposer des améliorations spécifiques aux maillages utilisés en simulations numériques.
L'étude vise tout d'abord à étudier la bibliographie disponible d'un côté sur les modèles génératifs et d'un autre sur les réseaux convolutionnels sur graphes. L'objectif est, dans une première phase, de faire un benchmark des différentes solutions de modèles génératifs sur graphe de type \gls{vae} et \gls{gan} afin de créer une représentation latente des géométries d'aubes 3D. Pour cela un dataset avec quelques milliers d'échantillons d'aubes 3D et leurs performances aérodynamique est disponible à \gls{ssa}. Le modèle résultant sera ensuite testé pour générer de nouvelles géométries et pour prédire les quantités d'intérêt par le biais de métamodèles classiques.
Enfin, si l'avancement sur les premières tâches le permet, d'autres modèles génératifs peuvent être considérés comme le \gls{nf} ou les \gls{ldm}.
L'étude vise tout d'abord à étudier la bibliographie disponible d'un côté sur les modèles génératifs et d'un autre sur les réseaux convolutionnels sur graphes. L'objectif est, dans une première phase, de faire un benchmark des différentes solutions de modèles génératifs sur graphe de type \gls{vae} et \gls{gan} afin de créer une représentation latente des géométries d'aubes 3D. Pour cela un dataset avec quelques milliers d'échantillons d'aubes 3D et leurs performances aérodynamique est disponible à \gls{ssa}. Le modèle résultant sera ensuite testé pour générer de nouvelles géométries et pour prédire les quantités d'intérêt par le biais de métamodèles classiques. Enfin, si l'avancement sur les premières tâches le permet, d'autres modèles génératifs peuvent être considérés comme le \gls{nf} ou les \gls{ldm}.
\chapter{État de l'art}
@ -217,40 +215,47 @@ Les graphes permettent par exemple de représenter de manière intuitive des ré
\includegraphics[width=14cm]{example-graphs.jpg}
\caption{Exemple de graphes}
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\caption*{Source: \href{https://blogs.nvidia.com/blog/2022/10/24/what-are-graph-neural-networks/}{NVIDIA blog 2022}}
\caption*{Source: \href{https://blogs.nvidia.com/blog/2022/10/24/what-are-graph-neural-networks/}{NVIDIA, 2022}}
\label{fig:graph_example}
\end{figure}
De manière plus générale, les graphes peuvent être vu comme une généralisation des données structurées comme les images ou les séries temporelles. En effet, les graphes peuvent être vus comme des données structurées où les relations entre les entités sont définies par la position des entités dans l'espace ou dans le temps. Les graphes peuvent donc être utilisés pour représenter des données structurées, mais aussi des données non structurées comme des textes ou des nuages de points.
De manière plus générale, les graphes peuvent être vu comme une généralisation des données structurées comme les images ou les séries temporelles. En effet, les graphes peuvent être vus comme des données structurées où les relations entre les entités sont définies par la position des entités dans l'espace ou dans le temps. Les graphes peuvent donc être utilisés pour représenter des données structurées, mais aussi des données non structurées comme des maillages ou des nuages de points.
Les \gls{gnn} sont une famille de modèles qui permettent de traiter ce type de structures. Ces modèles sont basés sur des opérations de convolution et d'agrégation, similairement aux opérations de convolution et de pooling utilisées dans les réseaux de neurones classiques pour les données structurées comme les images. Des examples d'application de ces réseaux sont la classification de documents, la détection de fraude, la génération de molécules ou des systèmes de recommandation.
\cite{velickovic_graph_2018}
\cite{gao_graph_2019}
\cite{brody_how_2022}
\section{Point Cloud stuff new modality}
\cite{kipf_semi-supervised_2017}
\cite{qi_pointnet_2017}
\cite{qi_pointnet_2017-1}
\section{Modèles génératifs}
Les modèles génératifs sont une famille de modèles qui permettent de générer de nouvelles données d'une distribution de données au préalablement apprise. Ces modèles sont très utilisés dans le domaine de l'apprentissage automatique pour générer des images, du texte ou encore de la musique. Ces modèles sont encore relativement peu utilisés dans le domaine de l'ingénierie pour générer des pièces industrielles.
Il existe plusieurs sous familles de modèles génératifs, chacune basées sur des principes différents, possédant ainsi des avantages et des inconvénients. Il est donc important de bien comprendre les différences entre ces modèles pour pouvoir choisir le modèle le plus adapté à la problématique.
\begin{figure}
\centering
\includegraphics[width=14cm]{generative-overview.png}
\caption{Principales familles de modèles génératifs}
\vspace*{-11pt}
\caption*{Source: \href{https://lilianweng.github.io/posts/2021-07-11-diffusion-models/}{Lilian Weng, 2021}}
\label{fig:generative_models}
\end{figure}
\cite{faez_deep_2020}
\cite{guo_systematic_2022}
\cite{zhu_survey_2022}
\cite{kipf_graph_nodate}
\cite{kipf_semi-supervised_2017}
\cite{simonovsky_graphvae_2018}
\cite{burgess_understanding_2018}
\glsreset{vae}
\subsection{\gls{vae}}
\cite{burgess_understanding_2018}
\cite{simonovsky_graphvae_2018}
\cite{kingma_auto-encoding_2022}
\cite{kipf_variational_2016}
\cite{alemi_deep_2019}