Recently a new type of deep learning method has emerged, called physics-informed neural networks. Despite their success in solving problems that are governed by partial differential equations, physics-informed neural networks are often difficult to train. Frequently reported convergence issues are still poorly understood and complicate the inference of correct system dynamics. In this paper, we shed light on the training process of physics-informed neural networks. By trading between data- and physics-based constraints in the network training, we study the Pareto front in multi-objective optimization problems. We use the diffusion equation and Navier-Stokes equations in various test environments to analyze the effects of system parameters on the shape of the Pareto front. Additionally, we assess the effectiveness of state-of-the-art adaptive activation functions and adaptive loss weighting methods. Our results demonstrate the prominent role of system parameters in the multi-objective optimization and contribute to understanding convergence properties of physics-informed neural networks.


翻译:最近出现了一种新型的深层次学习方法,称为物理知情神经网络。尽管物理知情神经网络成功地解决了由部分差异方程式制约的问题,但物理学知情神经网络往往难以培训。经常报道的趋同问题仍然不易理解,使正确系统动态的推论复杂化。在本文中,我们介绍了物理学知情神经网络的培训过程。通过在网络培训中交换数据和物理制约,我们研究了多目标优化问题中的Pareto前方。我们在不同测试环境中使用扩散方程式和Navier-Stoks方程式分析系统参数对Pareto前方形的影响。此外,我们评估了最先进的适应性激活功能和适应性减重法的有效性。我们的成果显示了系统参数在多目标优化中的突出作用,并有助于了解物理学知情神经网络的趋同特性。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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