Physics-Informed Neural Networks (PINNs) have gained much attention in various fields of engineering thanks to their capability of incorporating physical laws into the models. PINNs integrate the physical constraints by minimizing the partial differential equations (PDEs) residuals on a set of collocation points. The distribution of these collocation points appears to have a huge impact on the performance of PINNs and the assessment of the sampling methods for these points is still an active topic. In this paper, we propose a Fixed-Budget Online Adaptive Learning (FBOAL) method, which decomposes the domain into sub-domains, for training collocation points based on local maxima and local minima of the PDEs residuals. The effectiveness of FBOAL is demonstrated for non-parameterized and parameterized problems. The comparison with other adaptive sampling methods is also illustrated. The numerical results demonstrate important gains in terms of the accuracy and computational cost of PINNs with FBOAL over the classical PINNs with non-adaptive collocation points. We also apply FBOAL in a complex industrial application involving coupling between mechanical and thermal fields. We show that FBOAL is able to identify the high-gradient locations and even give better predictions for some physical fields than the classical PINNs with collocation points sampled on a pre-adapted finite element mesh built thanks to numerical expert knowledge. From the present study, it is expected that the use of FBOAL will help to improve the conventional numerical solver in the construction of the mesh.


翻译:物理进化神经网络(PINNs)由于有能力将物理法纳入模型,在各个工程领域都得到了很大关注。 PINNs通过将部分差异方程式(PDEs)残余物在一组合用点上最小化来整合物理限制。这些合用点的分布似乎对PINNs的表现和对这些点抽样方法的评估产生了巨大影响。在本文件中,我们提议采用固定预算在线适应学习(FBOAL)方法,将域分解为子域,用于基于PDEs残余物的当地最大值和当地微型值的培训合用点。FBOAL的效用表现是非参数化和参数化的问题。与其他适应性取样方法的比较表明,PINNs(FBOAL)的准确性和计算成本方面有了重大提高。我们还将FBOAL用于一个复杂的工业应用点,而FBOI的预期数字化模型将使得FBO的精度在高水平的物理场上进行更好的分析。</s>

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