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P04 / TEACHER FORCING AND CAUSAL ROLLOUT

板件 · Teacher forcing / 闭环预测

四模型各40,000次下一帧更新,从纯初值训练完成

Case1–3 TRAIN;Case4 validation;Case5 test。第0帧载荷与应力均为0;只输入上一帧状态和当前施加载荷,不输入之后的载荷。只有1个validation和1个test样本,结果仅描述这次固定划分。

固定40,000次下一帧更新 · 闭环预测20帧

表中TRAIN、validation、test误差都来自从零状态连续递归预测20帧,材料像素Relative L2(%);TRAIN对前三例等权平均。训练batch损失则是GT上一帧条件下的下一帧MSE,两种口径不同。点击表头排序。

模型参数量TRAIN mean (%)Validation (%)Test (%)
GNOT977,6815.535342.721829.8021
TS3970,20917.616832.040632.2597
FNO1,021,046760.14181506.87312082.8402
OFormer985,90619.051446.679450.0014
P04训练验证曲线与固定预算/validation选优test结果

空间主干沿用P03的宽度、层数、注意力头和空间分片设置,输入改为8维、输出改为1维并重新随机初始化。P03每次更新监督20帧,P04每次更新只监督1帧;两者均40000次optimizer更新,但监督帧预算不同,不作为单因素或等监督预算消融。

仅按Validation选优 · 与固定40,000步分开

在预先固定的2000/6000/12000/20000/30000/40000步中,选择Case4从零状态闭环20帧Relative L2最低者;训练仍跑满40,000步,无早停、无test调参。模型选择冻结后才计算Case5的test指标。

模型Val-best updateVal-best validation (%)Val-best test (%)
GNOT200036.672967.2419
TS32000023.006833.1410
FNO200043.384669.1797
OFormer1200041.935055.8397

与P03对照 · 两种时间处理方式

P03一次输入完整20步载荷、一次输出20帧;P04每次只输入上一状态和当前载荷,从零状态递归预测。模型主干近似等规模,输入输出层不同;同为40000次更新,P04每次只有1帧监督,P03有20帧。因时序结构、输入信息和监督帧预算同时变化,不将结果归因于单一因素。

模型P03参数P04参数P03 test (%)P04闭环test (%)
GNOT980,964977,68176.074529.8021
TS3976,756970,20971.265132.2597
FNO1,023,8331,021,04642.34552082.8402
OFormer989,740985,90672.657450.0014
查看保留的P03

训练时间与GPU排队

准入等待 1.10 分钟;worker启动 0.88 秒;共享数据设置内部记录 0.26 秒(参考值);队列总墙钟 182.31 分钟。GPU连续三次、间隔30秒利用率≤10%且全局锁可用才启动。

模型训练过程UTC / min最终评估与输出UTC / s模型阶段UTC / min
GNOT74.0355.33774.124
TS358.3273.29458.382
FNO6.9381.8276.969
OFormer41.6123.60841.672

正式耗时取文件UTC边界:preflight完成至40000步loss落盘为训练过程(含周期validation和保存,不含初始构造/preflight);之后至summary落盘为最终评估与输出。模型阶段为两段之和。内部perf_counter累计值与UTC间隔出现约7–8%偏差,原始训练/评估/保存细分及CUDA事件值保留在JSON供诊断,未按比例修正,不能作为正式分项或受控吞吐证据。

逐Case · GT / Prediction / 两种误差

正在读取原始数据…

100%
滚轮缩放 · 拖拽平移 · 双击复位 · 四图同步

GT stress

Prediction

Pointwise relative error (%)

Absolute error

移动指针或点击原始像素查看数值。

每格为原始数据点;无平滑或插值,孔洞为灰色。GT与预测共用色标。Relative L2(%)=100×‖PRED−GT‖₂/‖GT‖₂;逐点相对误差=100×|PRED−GT|/|GT|,GT=0时未定义。绝对误差=|PRED−GT|,单位沿用原文件。模型菜单中fixed40000与val-best为不同检查点;所有显示结果均为从第0帧零状态出发的递归预测。查看器的1–20是实际目标帧,初始第0帧不计入误差。

静态误差图 · 固定40,000次下一帧更新

逐点相对误差打开完整图逐点相对误差
逐点绝对误差打开完整图逐点绝对误差
全部20帧综合相对误差打开完整图全部20帧综合相对误差

无泄漏划分与适用范围

归一化仅用Case1–3:应力RMS=106.52667、载荷缩放=0.0018。梯度更新只包含前三例。每次更新一个全网格的下一帧样本;更新后把该帧GT写回历史。Case4不进梯度,仅用于闭环验证选优;选择冻结后才计算Case5的test指标。

每点8维输入:XYZ(Z=0)、geometry、上一帧应力、上一载荷、当前施加载荷、载荷增量;输出当前下一帧应力。时间推进由脚本循环完成,所有步共用同一空间网络。训练写回GT,验证/test只写回预测值;第0帧零载荷/零应力是用户指定初始条件,不是新增FEM样本,也未提供任何测试集GT应力初始帧。

给定任意长度的外部载荷序列可循环调用同一网络,无需改变输出维度;当前只有20个目标帧数据,未声称已验证25步精度。单帧标量应力窗口是否足以表示所有历史效应由本实验检验,不假定它包含完整物理内部状态。

完整参数、划分、时间与数据SHA JSON · 汇总CSV

各Case加载过程 · 固定40,000次下一帧更新

打开矢量图逐步指标CSV

Case1–3 TRAIN;Case4 validation;Case5 test。相对误差的近零GT步留空,原始比值与绝对误差完整保留。

各case加载路径、平均应力和误差曲线

五个Case合并总览 · TRAIN / Validation / Test分列标注

左为Relative L2(%),右为绝对RMSE;各面板完整纵轴范围。相对曲线对近零GT(该case最大帧范数的10⁻¹⁰以下)留空,只有Case3第2步;原始比值仍保留于CSV。

打开合并矢量图P04全部5个case的加载过程误差折线总览