Modeling complex physical dynamics is a fundamental task in science and engineering. Traditional physics-based models are interpretable but rely on rigid assumptions. And the direct numerical approximation is usually computationally intensive, requiring significant computational resources and expertise. While deep learning (DL) provides novel alternatives for efficiently recognizing complex patterns and emulating nonlinear dynamics, it does not necessarily obey the governing laws of physical systems, nor do they generalize well across different systems. Thus, the study of physics-guided DL emerged and has gained great progress. It aims to take the best from both physics-based modeling and state-of-the-art DL models to better solve scientific problems. In this paper, we provide a structured overview of existing methodologies of integrating prior physical knowledge or physics-based modeling into DL and discuss the emerging opportunities.


翻译:以物理为基础的传统模型可以解释,但依赖于僵硬的假设。直接数字近似通常在计算上十分密集,需要大量的计算资源和专门知识。深层次的学习(DL)为有效认识复杂模式和模拟非线性动态提供了新的替代方法,但它不一定遵守物理系统的管理法则,也不一定在不同系统中一概而论。因此,对物理指导的DL的研究出现了,并取得了很大进展。它旨在利用基于物理的模型和最先进的DL模型的最佳方法更好地解决科学问题。在本文中,我们对将先前的物理知识或基于物理的模型纳入DL的现有方法进行了有条理的概述,并讨论了新出现的机会。

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