Deep learning (DL) relies heavily on data, and the quality of data influences its performance significantly. However, obtaining high-quality, well-annotated datasets can be challenging or even impossible in many real-world applications, such as structural risk estimation and medical diagnosis. This presents a significant barrier to the practical implementation of DL in these fields. Physics-guided deep learning (PGDL) is a novel type of DL that can integrate physics laws to train neural networks. This can be applied to any systems that are controlled or governed by physics laws, such as mechanics, finance and medical applications. It has been demonstrated that, with the additional information provided by physics laws, PGDL achieves great accuracy and generalisation in the presence of data scarcity. This review provides a detailed examination of PGDL and offers a structured overview of its use in addressing data scarcity across various fields, including physics, engineering and medical applications. Moreover, the review identifies the current limitations and opportunities for PGDL in relation to data scarcity and offers a thorough discussion on the future prospects of PGDL.


翻译:深入学习(DL)在很大程度上依赖于数据,数据质量对其性能有很大影响;然而,在许多现实应用中,如结构风险估计和医学诊断,获得高质量、附加说明的数据集可能具有挑战性,甚至不可能,这是在这些领域实际实施DL的一大障碍;物理引导深层次学习(PGDL)是一种新型DL,可以将物理法纳入神经网络培训;这可适用于受物理法控制或规范的任何系统,如机械、财政和医疗应用;事实证明,随着物理法提供的额外信息,PGDL在数据稀缺的情况下,实现了高度准确和概括化;这一审查对PGDL进行了详细审查,并有条不紊地概述了其在解决各个领域数据稀缺方面的使用情况,包括物理、工程和医疗应用;此外,该审查还查明了PGDL在数据稀缺方面的现有局限性和机会,并全面讨论了PGDL的未来前景。

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