A classic approach for solving differential equations with neural networks builds upon neural forms, which employ the differential equation with a discretisation of the solution domain. Making use of neural forms for time-dependent differential equations, one can apply the recently developed method of domain fragmentation. That is, the domain may be split into several subdomains, on which the optimisation problem is solved. In classic adaptive numerical methods, the mesh as well as the domain may be refined or decomposed, respectively, in order to improve accuracy. Also the degree of approximation accuracy may be adapted. It would be desirable to transfer such important and successful strategies to the field of neural network based solutions. In the present work, we propose a novel adaptive neural approach to meet this aim for solving time-dependent problems. To this end, each subdomain is reduced in size until the optimisation is resolved up to a predefined training accuracy. In addition, while the neural networks employed are by default small, we propose a means to adjust also the number of neurons in an adaptive way. We introduce conditions to automatically confirm the solution reliability and optimise computational parameters whenever it is necessary. Results are provided for several initial value problems that illustrate important computational properties of the method alongside. In total, our approach not only allows to analyse in high detail the relation between network error and numerical accuracy. The new approach also allows reliable neural network solutions over large computational domains.


翻译:解决神经网络差异方程式的经典方法基于神经形式,这种形式使用差异方程式,使解决方案域域分离。利用神经形式为时间依赖差异方程式使用神经形式,可以应用最近开发的域分解方法。也就是说,域可分为几个子域,从而解决优化问题。在传统的适应性数字方法中,可将网目和域分别改进或分解,以提高准确性。还可以调整近似准确性的程度。将这种重要和成功的战略转移到以神经网络为基础的解决方案领域是可取的。在目前的工作中,我们提出一种新的适应性神经形式方法,以实现这一目标,解决时间依赖的问题。为此,每个子域可分为几个子域,在优化解决到预先界定的培训准确性之前,每个子域可分别缩小规模。此外,虽然神经网络使用的神经网络网络系统默认性小,但我们建议了调整神经网络的精确度。我们引入了一些条件,以便自动确认解决方案的可靠性和选择基于神经网络域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域域的参数,只要能解释必要的大度,就允许分析,就能够对数字精确性进行分析。

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