We propose a flexible machine-learning framework for solving eigenvalue problems of diffusion operators in moderately large dimension. We improve on existing Neural Networks (NNs) eigensolvers by demonstrating our approach ability to compute (i) eigensolutions for non-self adjoint operators with small diffusion (ii) eigenpairs located deep within the spectrum (iii) computing several eigenmodes at once (iv) handling nonlinear eigenvalue problems. To do so, we adopt a variational approach consisting of minimizing a natural cost functional involving Rayleigh quotients, by means of simple adiabatic technics and multivalued feedforward neural parametrisation of the solutions. Compelling successes are reported for a 10-dimensional eigenvalue problem corresponding to a Kolmogorov operator associated with a mixing Stepanov flow. We moreover show that the approach allows for providing accurate eigensolutions for a 5-D Schr\"odinger operator having $32$ metastable states. In addition, we address the so-called Gelfand superlinear problem having exponential nonlinearities, in dimension $4$, and for nontrivial domains exhibiting cavities. In particular, we obtain NN-approximations of high-energy solutions approaching singular ones. We stress that each of these results are obtained using small-size neural networks in situations where classical methods are hopeless due to the curse of dimensionality. This work brings new perspectives for the study of Ruelle-Pollicot resonances, dimension reduction, nonlinear eigenvalue problems, and the study of metastability when the dynamics has no potential.


翻译:我们提出一个灵活的机器学习框架,以解决传播操作员在中等大维方面的过度价值问题。我们改进现有的神经网络(NNS),展示我们的方法能力,以小扩散方式计算(i) 用于非自自接连接操作员的乙醇溶液,小扩散方式为(ii) 位于频谱深处的乙皮尔斯(igenpairs)(iii) 一次计算数种乙基质模式(iv) 处理非线性乙基值问题。为此,我们采取了一种变式方法,包括将Raylegy商机(NNNNS)的自然成本功能降到最低。此外,我们通过简单的非直径技术论和多值的向向向向向向向的线线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性能能,, 10的10维性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性线性关系

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