We develop new adaptive algorithms for temporal integration of nonlinear evolution equations on tensor manifolds. These algorithms, which we call step-truncation methods, are based on performing one time step with a conventional time-stepping scheme, followed by a truncation operation onto a tensor manifold. By selecting the rank of the tensor manifold adaptively to satisfy stability and accuracy requirements, we prove convergence of a wide range of step-truncation methods, including explicit one-step and multi-step methods. These methods are very easy to implement as they rely only on arithmetic operations between tensors, which can be performed by efficient and scalable parallel algorithms. Adaptive step-truncation methods can be used to compute numerical solutions of high-dimensional PDEs, which have become central to many new areas of application such optimal mass transport, random dynamical systems, and mean field optimal control. Numerical applications are presented and discussed for a Fokker-Planck equation with spatially dependent drift on a flat torus of dimension two and four.


翻译:我们开发了新的适应算法,用于将非线性进化方程式的时间整合到高元体上。这些算法(我们称之为步进进进方程方法)基于与常规的时进制方案执行一时制步骤,然后是向高元元体的脱轨操作。通过选择高分元的等级,适应性地适应以满足稳定性和准确性要求,我们证明各种步骤支流方法(包括明确的一步和多步方法)的趋同。这些方法非常容易实施,因为它们只依赖于在高值体之间的算术操作,而这种算法可以用高效和可伸缩的平行算法来进行。适应性继进法方法可以用来计算高维PDEs的数字解决方案,这些解决方案已成为许多新的应用领域的核心,例如最佳的大众运输、随机动态系统和平均的实地最佳控制。在Fokker-Planct等方程式中介绍和讨论数值应用,该方程式具有空间依赖性地漂浮的二、四维的平方形体上漂浮。

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