Recently, researchers have utilized neural networks to accurately solve partial differential equations (PDEs), enabling the mesh-free method for scientific computation. Unfortunately, the network performance drops when encountering a high nonlinearity domain. To improve the generalizability, we introduce the novel approach of employing multi-task learning techniques, the uncertainty-weighting loss and the gradients surgery, in the context of learning PDE solutions. The multi-task scheme exploits the benefits of learning shared representations, controlled by cross-stitch modules, between multiple related PDEs, which are obtainable by varying the PDE parameterization coefficients, to generalize better on the original PDE. Encouraging the network pay closer attention to the high nonlinearity domain regions that are more challenging to learn, we also propose adversarial training for generating supplementary high-loss samples, similarly distributed to the original training distribution. In the experiments, our proposed methods are found to be effective and reduce the error on the unseen data points as compared to the previous approaches in various PDE examples, including high-dimensional stochastic PDEs.


翻译:最近,研究人员利用神经网络准确解决部分差异方程式(PDEs),使无网状科学计算方法得以实现。不幸的是,当遇到高非线性域时,网络性能下降。为了改进一般性,我们在学习PDE解决方案的背景下,引入了采用多任务学习技术、不确定性加权损失和梯度外科手术的新方法。多任务计划利用了学习由交叉切入模块控制的多相关PDEs之间共享演示的优势,而多相关PDEs可以通过不同的PDE参数化系数获得,从而更好地普及原PDE。鼓励网络更密切地关注更难于学习的高非线性域域域区。我们还建议进行对抗性培训,以产生补充性高损失样本,类似地分配给最初的培训分布。在实验中,我们提出的方法被认为有效,并减少了与以往各种PDE实例中的方法相比,包括高维度随机PDEPDE中的数据点的错误。

0
下载
关闭预览

相关内容

因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Andrew NG的新书《Machine Learning Yearning》
我爱机器学习
11+阅读 · 2016年12月7日
Slimmable Generative Adversarial Networks
Arxiv
3+阅读 · 2020年12月10日
Attentive Graph Neural Networks for Few-Shot Learning
Arxiv
40+阅读 · 2020年7月14日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
Arxiv
7+阅读 · 2018年6月8日
Arxiv
4+阅读 · 2018年5月21日
Arxiv
4+阅读 · 2018年4月17日
Arxiv
5+阅读 · 2017年7月25日
VIP会员
相关VIP内容
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Andrew NG的新书《Machine Learning Yearning》
我爱机器学习
11+阅读 · 2016年12月7日
相关论文
Slimmable Generative Adversarial Networks
Arxiv
3+阅读 · 2020年12月10日
Attentive Graph Neural Networks for Few-Shot Learning
Arxiv
40+阅读 · 2020年7月14日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
Arxiv
7+阅读 · 2018年6月8日
Arxiv
4+阅读 · 2018年5月21日
Arxiv
4+阅读 · 2018年4月17日
Arxiv
5+阅读 · 2017年7月25日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员