The excessive runtime of high-fidelity partial differential equation (PDE) solvers makes them unsuitable for time-critical applications. We propose to accelerate PDE solvers using reduced-order modeling (ROM). Whereas prior ROM approaches reduce the dimensionality of discretized vector fields, our continuous reduced-order modeling (CROM) approach builds a smooth, low-dimensional manifold of the continuous vector fields themselves, not their discretization. We represent this reduced manifold using neural fields, relying on their continuous and differentiable nature to efficiently solve the PDEs. CROM may train on any and all available numerical solutions of the continuous system, even when they are obtained using diverse methods or discretizations. After the low-dimensional manifolds are built, solving PDEs requires significantly less computational resources. Since CROM is discretization-agnostic, CROM-based PDE solvers may optimally adapt discretization resolution over time to economize computation. We validate our approach on an extensive range of PDEs with training data from voxel grids, meshes, and point clouds. Large-scale experiments demonstrate that our approach obtains speed, memory, and accuracy advantages over prior ROM approaches while gaining 109$\times$ wall-clock speedup over full-order models on CPUs and 89$\times$ speedup on GPUs.


翻译:超长时间的高度纤维化部分差异方程(PDE)解答器(PDE)过度运行,使得它们不适合时间紧迫的应用。我们提议使用减序模型(ROM)加速PDE解答器。我们提议使用减序模型(ROM)加速PDE解答器(ROM),而以前的ROM方法会降低离散矢量场的维度,而我们的连续减序模型(CROM)方法(CROM)则能构建一个光滑的、低维度的连续矢量场本身,而不是其离散。我们代表着这个使用神经场的减少的多维度,依靠它们连续和不同的特性来有效解答PDE。CROM可以对连续系统的任何和所有可用的数字解决方案进行培训,即使它们使用不同的方法或离散式模型。在建立低维度的多维度多维体体体体体体外模型后,解决PDES的解答器需要大大减少计算资源。由于CROM是分散化的,基于CROM的离心速度和点云层模型,因此,在全时,我们获得了39时段前速度方法的精确度模型上获得了。

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