Gradient-based meta-learning methods have primarily been applied to classical machine learning tasks such as image classification. Recently, PDE-solving deep learning methods, such as neural operators, are starting to make an important impact on learning and predicting the response of a complex physical system directly from observational data. Since the data acquisition in this context is commonly challenging and costly, the call of utilization and transfer of existing knowledge to new and unseen physical systems is even more acute. Herein, we propose a novel meta-learning approach for neural operators, which can be seen as transferring the knowledge of solution operators between governing (unknown) PDEs with varying parameter fields. Our approach is a provably universal solution operator for multiple PDE solving tasks, with a key theoretical observation that underlying parameter fields can be captured in the first layer of neural operator models, in contrast to typical final-layer transfer in existing meta-learning methods. As applications, we demonstrate the efficacy of our proposed approach on PDE-based datasets and a real-world material modeling problem, illustrating that our method can handle complex and nonlinear physical response learning tasks while greatly improving the sampling efficiency in unseen tasks.


翻译:以渐进为基础的元学习方法主要应用于古典机器学习任务,例如图像分类。最近,像神经操作员这样的解决环境的深层次学习方法开始对直接从观测数据中学习和预测复杂物理系统的反应产生重大影响。由于这方面的数据获取通常具有挑战性和成本,因此呼吁利用现有知识并将其转让给新的和看不见的物理系统甚至更为尖锐。在这里,我们建议对神经操作员采用新的元学习方法,这可以被看作是在管理(未知的)具有不同参数的 PDE 之间转让解决方案操作员的知识。我们的方法是对于多种PDE 解决任务的一个可实现的通用解决方案操作员,其关键的理论观察是,基本参数领域可以在神经操作员模型的第一层中捕捉,而与现有元学习方法的典型最终转移相比,这更是典型的。作为应用,我们展示了我们提议的PDE 数据集和现实世界材料建模问题的方法的有效性,说明我们的方法可以处理复杂和非线性实际反应学习任务,同时大大改进了无形任务取样的效率。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
【如何做研究】How to research ,22页ppt
专知会员服务
108+阅读 · 2021年4月17日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
91+阅读 · 2019年10月10日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年7月20日
Meta-Learning to Cluster
Arxiv
17+阅读 · 2019年10月30日
Arxiv
26+阅读 · 2019年3月5日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
【如何做研究】How to research ,22页ppt
专知会员服务
108+阅读 · 2021年4月17日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
91+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员