Large-scale finite element simulations of complex physical systems governed by partial differential equations (PDE) crucially depend on adaptive mesh refinement (AMR) to allocate computational budget to regions where higher resolution is required. Existing scalable AMR methods make heuristic refinement decisions based on instantaneous error estimation and thus do not aim for long-term optimality over an entire simulation. We propose a novel formulation of AMR as a Markov decision process and apply deep reinforcement learning (RL) to train refinement policies directly from simulation. AMR poses a new problem for RL as both the state dimension and available action set changes at every step, which we solve by proposing new policy architectures with differing generality and inductive bias. The model sizes of these policy architectures are independent of the mesh size and hence can be deployed on larger simulations than those used at train time. We demonstrate in comprehensive experiments on static function estimation and time-dependent equations that RL policies can be trained on problems without using ground truth solutions, are competitive with a widely-used error estimator, and generalize to larger, more complex, and unseen test problems.


翻译:对受部分差异方程式(PDE)制约的复杂物理系统进行大型有限元素模拟,这关键地取决于适应性网目改进(AMR),以便向需要更高分辨率的区域分配计算预算。现有的可扩缩的AMR方法根据瞬时误差估计作出超常性改进决定,因此不以整个模拟的长期最佳性为目的。我们提议将AMR作为Markov的决策过程提出新颖的提法,并应用深度强化学习(RL)来直接从模拟中培训完善政策。AMR给RL带来了一个新问题,因为国家层面和现有行动每一步都设定了变化,我们通过提出具有不同一般性和感性且带有偏向性的新政策结构加以解决。这些政策结构的模型大小独立于网目大小,因此可以部署在比列车时使用的更大的模拟中。我们在关于静态函数估计和时间依赖的方程式的全面实验中证明,RL政策可以在不使用地面真相解决方案的情况下就问题进行培训,具有竞争力,与广泛使用的错误估计器具有竞争力,并且一般化为更大、更复杂和看不见的试验问题。

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
72+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
36+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+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
Arxiv
27+阅读 · 2023年2月10日
Arxiv
66+阅读 · 2022年4月13日
Arxiv
11+阅读 · 2021年12月8日
Arxiv
13+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
13+阅读 · 2021年3月29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
72+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
36+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员