Physics-Informed Neural Networks (PINN) emerged as a powerful tool for solving scientific computing problems, ranging from the solution of Partial Differential Equations to data assimilation tasks. One of the advantages of using PINN is to leverage the usage of Machine Learning computational frameworks relying on the combined usage of CPUs and co-processors, such as accelerators, to achieve maximum performance. This work investigates the design, implementation, and performance of PINNs, using the Quantum Processing Unit (QPU) co-processor. We design a simple Quantum PINN to solve the one-dimensional Poisson problem using a Continuous Variable (CV) quantum computing framework. We discuss the impact of different optimizers, PINN residual formulation, and quantum neural network depth on the quantum PINN accuracy. We show that the optimizer exploration of the training landscape in the case of quantum PINN is not as effective as in classical PINN, and basic Stochastic Gradient Descent (SGD) optimizers outperform adaptive and high-order optimizers. Finally, we highlight the difference in methods and algorithms between quantum and classical PINNs and outline future research challenges for quantum PINN development.


翻译:物理进化神经网络(PINN)是解决科学计算问题的有力工具,从部分差异等同解决方案到数据同化任务。使用PINN的优势之一是利用机械学习计算框架的使用,依靠CPU和共同处理器(如加速器)的综合使用来实现最大性能。这项工作调查了PINN的设计、实施和性能,使用了量子处理股(QPU)共同处理器。我们设计了一个简单的量子PINN,用一个连续变量量子计算框架解决单维Poisson问题。我们讨论了不同优化器、PINN残余配制和量子神经网络深度对量子 PINN精度的影响。我们表明,在量子 PINN 案例中对培训环境的优化探索不如典型的PINN 和基本的Stochatic Gradigendle(SGD) 优化器超越了适应性和高阶量子优化器。最后,我们强调了SQIN 量子和高级量子研究方法与未来量子研究的差别。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月17日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月17日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月4日
Arxiv
37+阅读 · 2021年2月10日
A Comprehensive Survey on Graph Neural Networks
Arxiv
21+阅读 · 2019年1月3日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
VIP会员
相关VIP内容
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月17日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月17日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月4日
Arxiv
37+阅读 · 2021年2月10日
A Comprehensive Survey on Graph Neural Networks
Arxiv
21+阅读 · 2019年1月3日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员