We study the meta-learning of numerical algorithms for scientific computing, which combines the mathematically driven, handcrafted design of general algorithm structure with a data-driven adaptation to specific classes of tasks. This represents a departure from the classical approaches in numerical analysis, which typically do not feature such learning-based adaptations. As a case study, we develop a machine learning approach that automatically learns effective solvers for initial value problems in the form of ordinary differential equations (ODEs), based on the Runge-Kutta (RK) integrator architecture. By combining neural network approximations and meta-learning, we show that we can obtain high-order integrators for targeted families of differential equations without the need for computing integrator coefficients by hand. Moreover, we demonstrate that in certain cases we can obtain superior performance to classical RK methods. This can be attributed to certain properties of the ODE families being identified and exploited by the approach. Overall, this work demonstrates an effective, learning-based approach to the design of algorithms for the numerical solution of differential equations, an approach that can be readily extended to other numerical tasks.


翻译:我们研究了科学计算数字算法的元学习,这种算法将数学驱动的手工设计的一般算法结构设计与数据驱动的适应特定任务类别结合起来。这与典型的数字分析方法不同,通常不以学习为基础的适应为特点。作为案例研究,我们开发了机器学习方法,根据龙格-库塔(Runge-Kutta)集成体结构,自动学习以普通差异方程式形式处理初始价值问题的有效解决者。我们通过将神经网络近似和元学习相结合,表明我们可以为不同方程式的目标家庭获得高顺序的集成器,而不需要手工计算综合系数。此外,我们证明在某些情况下,我们可以获得传统RK方法的优异性表现。这可以归因于正在被这种方法确定和利用的脱异方方方程式家庭的某些特性。总体而言,这项工作表明在设计差异方程式的数字解决方案的算法方面有一种有效的、基于学习的方法,这一方法可以很容易推广到其他数字任务。

0
下载
关闭预览

相关内容

Integration:Integration, the VLSI Journal。 Explanation:集成,VLSI杂志。 Publisher:Elsevier。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/integration/
专知会员服务
92+阅读 · 2021年6月3日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
177+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
93+阅读 · 2019年10月10日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
53+阅读 · 2019年9月29日
意识是一种数学模式
CreateAMind
3+阅读 · 2019年6月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Meta-Learning to Compositionally Generalize
Arxiv
0+阅读 · 2021年6月29日
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月29日
VIP会员
相关资讯
意识是一种数学模式
CreateAMind
3+阅读 · 2019年6月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员