This paper presents a new approach which uses the tools within Artificial Intelligence (AI) software libraries as an alternative way of solving partial differential equations (PDEs) that have been discretised using standard numerical methods. In particular, we describe how to represent numerical discretisations arising from the finite volume and finite element methods by pre-determining the weights of convolutional layers within a neural network. As the weights are defined by the discretisation scheme, no training of the network is required and the solutions obtained are identical (accounting for solver tolerances) to those obtained with standard codes often written in Fortran or C++. We also explain how to implement the Jacobi method and a multigrid solver using the functions available in AI libraries. For the latter, we use a U-Net architecture which is able to represent a sawtooth multigrid method. A benefit of using AI libraries in this way is that one can exploit their power and their built-in technologies. For example, their executions are already optimised for different computer architectures, whether it be CPUs, GPUs or new-generation AI processors. In this article, we apply the proposed approach to eigenvalue problems in reactor physics where neutron transport is described by diffusion theory. For a fuel assembly benchmark, we demonstrate that the solution obtained from our new approach is the same (accounting for solver tolerances) as that obtained from the same discretisation coded in a standard way using Fortran. We then proceed to solve a reactor core benchmark using the new approach.


翻译:本文介绍了一种新的方法,即使用人工智能软件库内的工具,作为使用标准数字方法解决部分差异方程式(PDEs)的替代方法。特别是,我们描述了如何通过预先确定神经网络内卷积层的重量,来代表因有限体积和有限元素方法而产生的数字分解。由于权重是由离析计划界定的,因此不需要对网络进行培训,获得的解决方案与通常在Fortran或C++中以标准代码制成的解决方案相同(计算解析器容忍度)。我们还解释了如何使用AI库中可用的函数执行Jacobi方法和多格解析器。对于后者,我们使用能够代表锯齿多格方法的U-Net结构。使用人工智能图书馆的好处是,人们可以利用它们的力量和建筑技术。例如,它们已经为不同的计算机结构(计算解析器、GPUs或新一代AI处理器)获得了相同的处决方法。我们用这个方法来实施叶科比方法和多格解码解算器解算法,我们用这个方法来解释一个核心体化的系统,我们用一个标准化法质化方法来证明一个标准化的方法。 我们用这个理论来将一个标准化的解算法用于燃料的解算方法,我们从燃料的解算法。

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