Redes neuronales informadas por la física autoadaptativas restringidas con arquitectura de red mejorada con bloques ResNet
Autores: Zhang, Guangtao; Yang, Huiyu; Pan, Guanyu; Duan, Yiting; Zhu, Fang; Chen, Yang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Redes neuronales informadas por la física autoadaptativas restringidas con arquitectura de red mejorada con bloques ResNet
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Física
Redes neuronales
PINNs
ResNet
CSPINN
EDPs
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Las redes neuronales informadas por física (PINNs) se han adoptado ampliamente para resolver ecuaciones diferenciales parciales (PDEs), las cuales podrían utilizarse para simular sistemas físicos. Sin embargo, la precisión de las PINNs no satisface las necesidades de la industria y se degrada severamente, especialmente cuando la solución de la PDE tiene transiciones bruscas. En este artículo, proponemos una arquitectura de red mejorada con bloques ResNet para capturar mejor la transición. Al mismo tiempo, se desarrolla un esquema de PINN autoadaptativo y restringido (cSPINN) para desplazar el objetivo de las PINNs a las áreas del dominio físico que son difíciles de aprender. Para demostrar el rendimiento de nuestro método, presentamos los resultados de experimentos numéricos sobre la ecuación de Allen-Cahn, la ecuación de Burgers y la ecuación de Helmholtz. También mostramos los resultados de resolver la ecuación de Poisson utilizando cSPINNs en diferentes geometrías para mostrar la fuerte adaptabilidad geométrica de cSPINNs. Finalmente, proporcionamos el rendimiento de cSPINNs en una ecuación de Poisson de alta dimensionalidad para demostrar aún más la capacidad de nuestro método.
Descripción
Las redes neuronales informadas por física (PINNs) se han adoptado ampliamente para resolver ecuaciones diferenciales parciales (PDEs), las cuales podrían utilizarse para simular sistemas físicos. Sin embargo, la precisión de las PINNs no satisface las necesidades de la industria y se degrada severamente, especialmente cuando la solución de la PDE tiene transiciones bruscas. En este artículo, proponemos una arquitectura de red mejorada con bloques ResNet para capturar mejor la transición. Al mismo tiempo, se desarrolla un esquema de PINN autoadaptativo y restringido (cSPINN) para desplazar el objetivo de las PINNs a las áreas del dominio físico que son difíciles de aprender. Para demostrar el rendimiento de nuestro método, presentamos los resultados de experimentos numéricos sobre la ecuación de Allen-Cahn, la ecuación de Burgers y la ecuación de Helmholtz. También mostramos los resultados de resolver la ecuación de Poisson utilizando cSPINNs en diferentes geometrías para mostrar la fuerte adaptabilidad geométrica de cSPINNs. Finalmente, proporcionamos el rendimiento de cSPINNs en una ecuación de Poisson de alta dimensionalidad para demostrar aún más la capacidad de nuestro método.