In this paper we focus on comparing machine learning approaches for quantum graphs, which are metric graphs, i.e., graphs with dedicated edge lengths, and an associated differential operator. In our case the differential equation is a drift-diffusion model. Computational methods for quantum graphs require a careful discretization of the differential operator that also incorporates the node conditions, in our case Kirchhoff-Neumann conditions. Traditional numerical schemes are rather mature but have to be tailored manually when the differential equation becomes the constraint in an optimization problem. Recently, physics informed neural networks (PINNs) have emerged as a versatile tool for the solution of partial differential equations from a range of applications. They offer flexibility to solve parameter identification or optimization problems by only slightly changing the problem formulation used for the forward simulation. We compare several PINN approaches for solving the drift-diffusion on the metric graph.


翻译:在本文中,我们着重比较量子图的机器学习方法,即量子图,即具有专用边缘长度的图和相关的差别操作员。在我们的情况中,差别方程是一个漂移扩散模型。量子图的计算方法要求对差别操作员进行仔细的分解,在我们的Kirchhoff-Neumann条件下,也包含节点条件。传统的数值方法相当成熟,但在差分方程成为优化问题的制约时必须手工定制。最近,物理学知情神经网络(PINNs)已成为解决一系列应用中部分差别方程的多功能工具。它们提供了解决参数识别或优化问题的灵活度,只是略微改变用于前方模拟的问题配方。我们比较了用于解决指数图上漂移扩散的几种PINN方法。

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