We propose locally-symplectic neural networks LocSympNets for learning the flow of phase volume-preserving dynamics. The construction of LocSympNets stems from the theorem of the local Hamiltonian description of the divergence-free vector field and the splitting methods based on symplectic integrators. Symplectic gradient modules of the recently proposed symplecticity-preserving neural networks SympNets are used to construct invertible locally-symplectic modules. To further preserve properties of the flow of a dynamical system LocSympNets are extended to symmetric locally-symplectic neural networks SymLocSympNets, such that the inverse of SymLocSympNets is equal to the feed-forward propagation of SymLocSympNets with the negative time step, which is a general property of the flow of a dynamical system. LocSympNets and SymLocSympNets are studied numerically considering learning linear and nonlinear volume-preserving dynamics. We demonstrate learning of linear traveling wave solutions to the semi-discretized advection equation, periodic trajectories of the Euler equations of the motion of a free rigid body, and quasi-periodic solutions of the charged particle motion in an electromagnetic field. LocSympNets and SymLocSympNets can learn linear and nonlinear dynamics to a high degree of accuracy even when random noise is added to the training data. When learning a single trajectory of the rigid body dynamics locally-symplectic neural networks can learn both quadratic invariants of the system with absolute relative errors below 1%. In addition, SymLocSympNets produce qualitatively good long-time predictions, when the learning of the whole system from randomly sampled data is considered. LocSympNets and SymLocSympNets can produce accurate short-time predictions of quasi-periodic solutions, which is illustrated in the example of the charged particle motion in an electromagnetic field.


翻译:我们提议使用本地同步神经网络的静默性梯度模块来构建不可视的本地同步性模块。为了进一步维护动态系统LocSympyNet流的特性,LocSympnet的构建来自本地汉密尔顿式描述无差异矢量字段和基于静脉整合器的分裂方法的理论。最近提议的静脉保存神经网络 SymptNet 的静脉梯度模块用来构建不可视的本地同步性模块。为了进一步维护动态系统LocSympyNet流的特性,LocSympyNets的构建将扩展至本地同步性神经神经网络网络网络网络的同步性动态 SymlomLocSympnets,因此,SyLocSynet的反向Symell性流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流

0
下载
关闭预览

相关内容

神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
70+阅读 · 2020年8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
161+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+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
168+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
90+阅读 · 2019年10月10日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
1+阅读 · 2013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 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月6日
VIP会员
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
1+阅读 · 2013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 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员