输入大小为45×5,输出大小为45×1,输入变量为五维,输出变量为一维,用上述已知数据训练一个PCE代理模型,包括后续的预测、可视化和不确定性量化,请给出python代码

时间: 2024-02-25 18:56:31 浏览: 82
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5 第五章 走时数据的反演.doc

好的,以下是一个使用UQpy库训练PCE代理模型的示例代码,包括预测、可视化和不确定性量化: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D from UQpy.Surrogates import * from UQpy.Distributions import * # 数据准备 # 随机生成45个输入变量的取值 Xtrain = np.random.normal(size=(45, 5)) # 计算对应的输出变量 Ytrain = myModel(Xtrain) # PCE模型训练 # 定义PCE模型的输入变量和输出变量 dist_list = [Normal(loc=0, scale=1), Normal(loc=0, scale=1), Normal(loc=0, scale=1), Normal(loc=0, scale=1), Normal(loc=0, scale=1)] myInput = JointInd(dist_list) myOutput = RandomVariable() # 定义PCE模型的参数 pce = PolyChaosLstsq(degrees=2) # 训练PCE模型 myPCE = PolyChaos(X=Xtrain, y=Ytrain, dist_x=myInput, pce=pce) # 模型预测 # 随机生成一组输入变量的取值 Xtest = np.random.normal(size=(1, 5)) # 使用PCE模型预测对应的输出变量值 Ytest = myModel(Xtest) Ypred = myPCE.predict(Xtest) # 可视化 # 绘制输入变量与输出变量之间的关系 fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') ax.scatter(Xtrain[:, 0], Xtrain[:, 1], Ytrain, c='blue', marker='o') ax.set_xlabel('X1') ax.set_ylabel('X2') ax.set_zlabel('Y') ax.set_title('Input-Output Relationship') # 绘制模型预测结果的三维图像 X1, X2 = np.meshgrid(np.arange(-3, 3, 0.1), np.arange(-3, 3, 0.1)) X3 = np.zeros_like(X1) X4 = np.zeros_like(X1) X5 = np.zeros_like(X1) Xtest = np.column_stack((X1.ravel(), X2.ravel(), X3.ravel(), X4.ravel(), X5.ravel())) Ypred = myPCE.predict(Xtest) Ypred = np.reshape(Ypred, X1.shape) fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') ax.plot_surface(X1, X2, Ypred, cmap='coolwarm') ax.set_xlabel('X1') ax.set_ylabel('X2') ax.set_zlabel('Y') ax.set_title('PCE Prediction') # 不确定性量化 # 随机生成N组输入变量的取值 N = 100 Xsamples = np.random.normal(size=(N, 5)) # 使用PCE模型预测对应的输出变量值 Ysamples = myPCE.predict(Xsamples) # 计算输出变量的置信区间 CI = myPCE.interval(X=Xsamples, alpha=0.05) # 绘制置信区间 fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111) ax.scatter(np.arange(N), Ysamples, c='blue', marker='o') ax.plot(np.arange(N), CI[:, 0], c='r', linestyle='--') ax.plot(np.arange(N), CI[:, 1], c='r', linestyle='--') ax.set_xlabel('Sample Number') ax.set_ylabel('Y') ax.set_title('Confidence Interval') plt.show() ``` 需要注意的是,代码中的`myModel`函数需要根据实际问题进行定义,用于计算输入变量和输出变量之间的真实关系。同时,需要安装UQpy库并正确配置Python环境,才能运行以上代码。
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