In this paper, we introduce a shallow (one-hidden-layer) physics-informed neural network for solving partial differential equations on static and evolving surfaces. For the static surface case, with the aid of level set function, the surface normal and mean curvature used in the surface differential expressions can be computed easily. So instead of imposing the normal extension constraints used in literature, we write the surface differential operators in the form of traditional Cartesian differential operators and use them in the loss function directly. We perform a series of performance study for the present methodology by solving Laplace-Beltrami equation and surface diffusion equation on complex static surfaces. With just a moderate number of neurons used in the hidden layer, we are able to attain satisfactory prediction results. Then we extend the present methodology to solve the advection-diffusion equation on an evolving surface with given velocity. To track the surface, we additionally introduce a prescribed hidden layer to enforce the topological structure of the surface and use the network to learn the homeomorphism between the surface and the prescribed topology. The proposed network structure is designed to track the surface and solve the equation simultaneously. Again, the numerical results show comparable accuracy as the static cases. As an application, we simulate the surfactant transport on the droplet surface under shear flow and obtain some physically plausible results.


翻译:在本文中, 我们引入了一个浅( 隐藏层) 物理知情神经网络, 以解决静态和进化表面的局部差异方程式。 对于静态表面案例, 借助水平设定功能的辅助作用, 可以很容易地计算出表层差异表达式中使用的表层常态和平均曲度。 因此, 我们不使用文献中使用的正常扩展限制, 而是以传统碳酸盐差异操作员的形式写出表层差异操作员, 并直接用于损失功能。 我们通过解决Laplace- Beltrami方程式和复杂静态表面的表面扩散方程式, 进行一系列当前方法的绩效研究。 在隐藏层中仅使用少量神经元, 我们就能取得令人满意的预测结果。 然后我们扩展当前方法, 用给定速度在不断演变的表面解析方程式上解析。 为了跟踪表层和指定表层表面表和表层表层之间的内形态形态变化学。 拟议的网络结构旨在跟踪表层表面和表面流下的表面和表面流下正态的精确度, 也同时展示了表面的精确性变化。 。 数字结果 显示我们在表面的表面的流中, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

Surface 是微软公司( Microsoft)旗下一系列使用 Windows 10(早期为 Windows 8.X)操作系统的电脑产品,目前有 Surface、Surface Pro 和 Surface Book 三个系列。 2012 年 6 月 18 日,初代 Surface Pro/RT 由时任微软 CEO 史蒂夫·鲍尔默发布于在洛杉矶举行的记者会,2012 年 10 月 26 日上市销售。
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+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
52+阅读 · 2019年9月29日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
0+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 · 2011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
23+阅读 · 2022年2月4日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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 · 2014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 · 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 · 2011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