We propose a systematic method for learning stable and physically interpretable dynamical models using sampled trajectory data from physical processes based on a generalized Onsager principle. The learned dynamics are autonomous ordinary differential equations parameterized by neural networks that retain clear physical structure information, such as free energy, diffusion, conservative motion and external forces. For high dimensional problems with a low dimensional slow manifold, an autoencoder with metric preserving regularization is introduced to find the low dimensional generalized coordinates on which we learn the generalized Onsager dynamics. Our method exhibits clear advantages over existing methods on benchmark problems for learning ordinary differential equations. We further apply this method to study Rayleigh-Benard convection and learn Lorenz-like low dimensional autonomous reduced order models that capture both qualitative and quantitative properties of the underlying dynamics. This forms a general approach to building reduced order models for forced dissipative systems.


翻译:我们提出一个系统的方法,利用基于普遍Onsager原则的物理过程的抽样轨迹数据,学习稳定和物理可解释的动态模型。所学的动态是自主的普通差异方程式,由保留清晰物理结构信息的神经网络进行参数化,这些神经网络保留清晰的物理结构信息,如自由能源、扩散、保守运动和外部力量。对于低维慢速多元体的高维问题,我们引入一个带有公制保护的自动编码器,以找到我们学习通用Onsager动态的低维度通用坐标。我们的方法在学习普通差异方程式的基准问题的现有方法上有着明显的优势。我们进一步运用这一方法来研究Rayleg-Benard对等和学习类似Lorenz的低维自主减序模型,以捕捉基本动态的定性和定量特性。这构成了为强制分解系统构建减序模型的一般方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!华盛顿大学最新《生成式模型》课程,附PPT
专知会员服务
63+阅读 · 2020年12月11日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
【DeepMind】强化学习教程,83页ppt
专知会员服务
153+阅读 · 2020年8月7日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
110+阅读 · 2020年5月15日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2021年12月13日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
10+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!华盛顿大学最新《生成式模型》课程,附PPT
专知会员服务
63+阅读 · 2020年12月11日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
【DeepMind】强化学习教程,83页ppt
专知会员服务
153+阅读 · 2020年8月7日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
110+阅读 · 2020年5月15日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
相关资讯
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员