With the remarkable empirical success of neural networks across diverse scientific disciplines, rigorous error and convergence analysis are also being developed and enriched. However, there has been little theoretical work focusing on neural networks in solving interface problems. In this paper, we perform a convergence analysis of physics-informed neural networks (PINNs) for solving second-order elliptic interface problems. Specifically, we consider PINNs with domain decomposition technologies and introduce gradient-enhanced strategies on the interfaces to deal with boundary and interface jump conditions. It is shown that the neural network sequence obtained by minimizing a Lipschitz regularized loss function converges to the unique solution to the interface problem in $H^2$ as the number of samples increases. Numerical experiments are provided to demonstrate our theoretical analysis.


翻译:随着神经网络在各个科学领域中的卓越实证成功,越来越多的误差和收敛分析也正在被开发和丰富。然而,在解界面问题时,很少有理论工作关注神经网络。在本文中,我们对解二阶椭圆形界面问题的物理启示神经网络(PINNs)进行了一项收敛性分析。具体而言,我们考虑了具有领域分解技术的PINNs,并引入了界面上的梯度增强策略,以处理边界和界面跳跃条件。结果表明,通过最小化Lipschitz正则化损失函数获得的神经网络序列会随着样本数量的增加收敛到解决方案的唯一解。我们提供了数值实验来展示我们的理论分析。

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