Neural-network-assisted finite difference discretization for numerical solution of partial differential equations
Autores: Izsák, Ferenc; Izsák, Rudolf
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Neural-network-assisted finite difference discretization for numerical solution of partial differential equations
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Red neuronal
Laplace
Poisson
Diferencias finitas
Mallas cuadrilaterales
Optimización no lineal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
Se propone un método numérico asistido por redes neuronales para la solución de problemas de Laplace y Poisson. Se aplican diferencias finitas para aproximar el operador Laplaciano espacial en rejillas no uniformes. Para ello, se entrena una red neuronal para calcular los coeficientes correspondientes para mallas cuadriláteras generales. Dependiendo de la posición de un punto de rejilla dado y sus vecinos, nos enfrentamos a un problema de optimización no lineal para obtener los coeficientes de las diferencias finitas en . Este paso de cálculo se ejecuta con una red neuronal artificial. De esta manera, para cualquier configuración geométrica de los puntos de rejilla vecinos, obtenemos inmediatamente los coeficientes correspondientes. También se discute la construcción de un conjunto de datos de entrenamiento apropiado, que se basa en la solución de sistemas lineales sobredeterminados. El método fue validado experimentalmente en una serie de pruebas numéricas. Como se esperaba, proporciona un algoritmo rápido y confiable para resolver problemas de Poisson.
Descripción
Se propone un método numérico asistido por redes neuronales para la solución de problemas de Laplace y Poisson. Se aplican diferencias finitas para aproximar el operador Laplaciano espacial en rejillas no uniformes. Para ello, se entrena una red neuronal para calcular los coeficientes correspondientes para mallas cuadriláteras generales. Dependiendo de la posición de un punto de rejilla dado y sus vecinos, nos enfrentamos a un problema de optimización no lineal para obtener los coeficientes de las diferencias finitas en . Este paso de cálculo se ejecuta con una red neuronal artificial. De esta manera, para cualquier configuración geométrica de los puntos de rejilla vecinos, obtenemos inmediatamente los coeficientes correspondientes. También se discute la construcción de un conjunto de datos de entrenamiento apropiado, que se basa en la solución de sistemas lineales sobredeterminados. El método fue validado experimentalmente en una serie de pruebas numéricas. Como se esperaba, proporciona un algoritmo rápido y confiable para resolver problemas de Poisson.