This study presents a novel unsupervised convolutional Neural Network (NN) architecture with nonlocal interactions for solving Partial Differential Equations (PDEs). The nonlocal Peridynamic Differential Operator (PDDO) is employed as a convolutional filter for evaluating derivatives the field variable. The NN captures the time-dynamics in smaller latent space through encoder-decoder layers with a Convolutional Long-short Term Memory (ConvLSTM) layer between them. The ConvLSTM architecture is modified by employing a novel activation function to improve the predictive capability of the learning architecture for physics with periodic behavior. The physics is invoked in the form of governing equations at the output of the NN and in the latent (reduced) space. By considering a few benchmark PDEs, we demonstrate the training performance and extrapolation capability of this novel NN architecture by comparing against Physics Informed Neural Networks (PINN) type solvers. It is more capable of extrapolating the solution for future timesteps than the other existing architectures.


翻译:本研究展示了一个新的未经监督的进化神经网络(NN)结构,它与非本地互动解决部分差异(PDEs)的局部互动关系(PDEs)结构。非本地 Peririval差异操作器(PDDO)被用作评估场变量衍生物的进化过滤器。ND通过它们之间的进化-解码层和进化长期短期内存(ConvLSTM)层来捕捉较小潜在空间的时间动力。ConvLSTM结构通过使用新的启动功能来修改,以提高定期行为物理学学习结构的预测能力。物理学在NN和潜在(减少的)空间的输出中以治理方程式的形式被引用。通过考虑几个基准PDE,我们通过比较物理信息化神经网络(PINN)类型解答器,展示了这个新兴的NNC结构的培训性能和外推能力。它比其他现有结构更有能力外推出未来时间步骤的解决方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
【NUS-Xavier教授】注意力神经网络,79页ppt
专知会员服务
62+阅读 · 2021年11月25日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19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
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
1+阅读 · 2016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
0+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
1+阅读 · 2014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 · 2009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 · 2022年12月8日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月4日
VIP会员
相关资讯
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7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
1+阅读 · 2016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
0+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
1+阅读 · 2014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 · 2009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