The splitting method is a powerful method for solving partial differential equations. Various splitting methods have been designed to separate different physics, nonlinearities, and so on. Recently, a new splitting approach has been proposed where some degrees of freedom are handled implicitly while other degrees of freedom are handled explicitly. As a result, the scheme contains two equations, one implicit and the other explicit. The stability of this approach has been studied. It was shown that the time step scales as the coarse spatial mesh size, which can provide a significant computational advantage. However, the implicit solution part can still be expensive, especially for nonlinear problems. In this paper, we introduce modified partial machine learning algorithms to replace the implicit solution part of the algorithm. These algorithms are first introduced in arXiv:2109.02147, where a homogeneous source term is considered along with the Transformer, which is a neural network that can predict future dynamics. In this paper, we consider time-dependent source terms which is a generalization of the previous work. Moreover, we use the whole history of the solution to train the network. As the implicit part of the equations is more complicated to solve, we design a neural network to predict it based on training. Furthermore, we compute the explicit part of the solution using our splitting strategy. In addition, we use Proper Orthogonal Decomposition based model reduction in machine learning. The machine learning algorithms provide computational saving without sacrificing accuracy. We present three numerical examples which show that our machine learning scheme is stable and accurate.


翻译:分解法是解决部分差异方程式的有力方法。 各种分解法的设计可以将不同的物理、 非线性等分解开。 最近, 提出了一个新的分解法, 暗中处理某种程度的自由, 而其他自由则明确处理。 因此, 方案包含两个方程式, 一个隐含, 另一个直线。 这种方法的稳定性已经研究过。 显示时间步骤尺度是粗微的空间网格大小, 可以提供巨大的计算优势。 但是, 隐含的解决方案部分仍然可能很昂贵, 特别是对于非线性问题。 在本文件中, 我们引入了修改过的部分机器学习算法, 以取代算法中隐含的解决方案部分。 这些算法首先在 arXiv : 219. 02.147 中引入了两个方程式, 与变异体( 即神经网络的稳定性网络可以预测未来动态 ) 。 在本文中, 我们考虑的是取决于时间的源术语, 这是先前工作的概括性实例。 此外, 我们使用整个解决方案来训练网络的完整历史 。 由于 数字机算法的隐含性机算方法, 将更复杂, 我们使用精确的变式的计算方法将用来进行学习。 。

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