Solución eficiente de ecuaciones de Fokker-Planck en dos dimensiones
Autores: McFarland, Donald Michael; Ye, Fei; Zong, Chao; Zhu, Rui; Han, Tao; Fu, Hangyu; Bergman, Lawrence A.; Lu, Huancai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Solución eficiente de ecuaciones de Fokker-Planck en dos dimensiones
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Análisis de elementos finitos
Ecuación de Fokker-Planck
Función de densidad de probabilidad conjunta
Sistema dinámico
Ecuaciones diferenciales ordinarias
División de operadores
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
El análisis de elementos finitos (FEA) de la ecuación de Fokker-Planck que rige la función de densidad de probabilidad conjunta no estacionaria de las respuestas de un sistema dinámico produce un gran conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias, y los cálculos se vuelven imprácticos para sistemas con tan solo cuatro estados. Sin embargo, el FEA sigue siendo de interés para sistemas pequeños, por ejemplo, para la generación de datos de rendimiento base y soluciones de referencia para la evaluación de métodos basados en aprendizaje automático. Examinamos la eficacia de dos técnicas que, aunque están bien establecidas, no se han aplicado, según nuestro conocimiento, a este problema anteriormente: la reducción de las ecuaciones en una base más pequeña que comprende los eigenvectores seleccionados de una de las matrices de coeficientes, y la división de la otra matriz de coeficientes. La reducción fue solo moderadamente efectiva, requiriendo una base mucho más grande de lo esperado y produciendo soluciones con claros artefactos. Sin embargo, la división de operadores funcionó muy bien. Aunque los métodos pueden combinarse, nuestros resultados indican que la división sola es un enfoque efectivo y generalmente preferible.
Descripción
El análisis de elementos finitos (FEA) de la ecuación de Fokker-Planck que rige la función de densidad de probabilidad conjunta no estacionaria de las respuestas de un sistema dinámico produce un gran conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias, y los cálculos se vuelven imprácticos para sistemas con tan solo cuatro estados. Sin embargo, el FEA sigue siendo de interés para sistemas pequeños, por ejemplo, para la generación de datos de rendimiento base y soluciones de referencia para la evaluación de métodos basados en aprendizaje automático. Examinamos la eficacia de dos técnicas que, aunque están bien establecidas, no se han aplicado, según nuestro conocimiento, a este problema anteriormente: la reducción de las ecuaciones en una base más pequeña que comprende los eigenvectores seleccionados de una de las matrices de coeficientes, y la división de la otra matriz de coeficientes. La reducción fue solo moderadamente efectiva, requiriendo una base mucho más grande de lo esperado y produciendo soluciones con claros artefactos. Sin embargo, la división de operadores funcionó muy bien. Aunque los métodos pueden combinarse, nuestros resultados indican que la división sola es un enfoque efectivo y generalmente preferible.