We present a novel method for guaranteeing linear momentum in learned physics simulations. Unlike existing methods, we enforce conservation of momentum with a hard constraint, which we realize via antisymmetrical continuous convolutional layers. We combine these strict constraints with a hierarchical network architecture, a carefully constructed resampling scheme, and a training approach for temporal coherence. In combination, the proposed method allows us to increase the physical accuracy of the learned simulator substantially. In addition, the induced physical bias leads to significantly better generalization performance and makes our method more reliable in unseen test cases. We evaluate our method on a range of different, challenging fluid scenarios. Among others, we demonstrate that our approach generalizes to new scenarios with up to one million particles. Our results show that the proposed algorithm can learn complex dynamics while outperforming existing approaches in generalization and training performance. An implementation of our approach is available at https://github.com/tum-pbs/DMCF.


翻译:与现有方法不同,我们通过反对称连续演进层实现强力限制,强制保持强力限制。我们将这些严格的限制与等级网络结构、精心构建的再采样计划以及时间一致性培训方法相结合。综合起来,拟议方法使我们能够大大提高所学模拟器的物理准确性。此外,诱发的物理偏向可以大大改进一般化性能,使我们的方法在不可见的测试案例中更加可靠。我们评估了不同、具有挑战性的流动情景。除其他外,我们证明我们的方法概括了多达100万颗粒子的新情景。我们的结果显示,拟议的算法可以学习复杂的动态,同时在一般化和培训绩效方面超过现有方法。我们在https://github.com/tum-pbs/DMCFCF中可以应用我们的方法。

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