The recently developed physics-informed machine learning has made great progress for solving nonlinear partial differential equations (PDEs), however, it may fail to provide reasonable approximations to the PDEs with discontinuous solutions. In this paper, we focus on the discrete time physics-informed neural network (PINN), and propose a hybrid PINN scheme for the nonlinear PDEs. In this approach, the local solution structures are classified as smooth and nonsmooth scales by introducing a discontinuity indicator, and then the automatic differentiation technique is employed for resolving smooth scales, while an improved weighted essentially non-oscillatory (WENO) scheme is adopted to capture discontinuities. We then test the present approach by considering the viscous and inviscid Burgers equations , and it is shown that compared with original discrete time PINN, the present hybrid approach has a better performance in approximating the discontinuous solution even at a relatively larger time step.


翻译:最近开发的物理知情机器学习在解决非线性部分方程式(PDEs)方面取得了巨大进展,然而,它可能无法以不连续的解决方案为PDEs提供合理近似值。 在本文中,我们侧重于离散时间物理知情神经网络(PINN),并为非线性PDEs提出非线性PINN混合计划。在这种方法中,通过引入不连续性指标,当地解决方案结构被归类为平滑和不移动的尺度,然后采用自动区分技术解决平滑的尺度,同时采用改进的加权基本非螺旋(WENO)计划来捕捉不连续性。我们随后通过考虑粘度和隐隐隐隐布尔格斯方程式来测试目前的方法,并表明,与原始离散时间PINN相比,目前的混合方法在适应不连续性解决方案方面表现更好,即使在相对较大的时间步骤上也是如此。

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