The lattice Boltzmann method (LBM) is an efficient simulation technique for computational fluid mechanics and beyond. It is based on a simple stream-and-collide algorithm on Cartesian grids, which is easily compatible with modern machine learning architectures. While it is becoming increasingly clear that deep learning can provide a decisive stimulus for classical simulation techniques, recent studies have not addressed possible connections between machine learning and LBM. Here, we introduce Lettuce, a PyTorch-based LBM code with a threefold aim. Lettuce enables GPU accelerated calculations with minimal source code, facilitates rapid prototyping of LBM models, and enables integrating LBM simulations with PyTorch's deep learning and automatic differentiation facility. As a proof of concept for combining machine learning with the LBM, a neural collision model is developed, trained on a doubly periodic shear layer and then transferred to a different flow, a decaying turbulence. We also exemplify the added benefit of PyTorch's automatic differentiation framework in flow control and optimization. To this end, the spectrum of a forced isotropic turbulence is maintained without further constraining the velocity field. The source code is freely available from https://github.com/lettucecfd/lettuce.


翻译:Lattice Boltzmann 方法(LBM)是计算液力力力学及其他方面的一种高效模拟技术,其基础是在Cartesian电网上简单的流和相联算法,它很容易与现代机器学习结构兼容。虽然深层次的学习可以决定性地刺激古典模拟技术,但最近的研究没有涉及机器学习和LBM之间可能的联系。在这里,我们引入了以PyTorch为基础的LBM代码,即以三重目标为目的的Lettuce。用最小源码来推动GPU加速计算,促进快速的LBM模型的原型,并能够将LBM模拟与PyTorrch的深层学习和自动区分设施结合起来。作为将机器学习与LBMM相结合的概念的证明,正在开发一个神经碰撞模型,在双层的剪切层上进行培训,然后转移到不同的流中,一个腐蚀的气流。我们还将PyTorch的自动分解框架的附加好处加以解释。为了这个目的,对于LBMBM模型的频谱/Axproclexcexcexcex destrestrevexex dislate,没有进一步的源码。

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机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
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