Physics-informed neural networks (PINNs) have been proposed to solve two main classes of problems: data-driven solutions and data-driven discovery of partial differential equations. This task becomes prohibitive when such data is highly corrupted due to the possible sensor mechanism failing. We propose the Least Absolute Deviation based PINN (LAD-PINN) to reconstruct the solution and recover unknown parameters in PDEs - even if spurious data or outliers corrupt a large percentage of the observations. To further improve the accuracy of recovering hidden physics, the two-stage Median Absolute Deviation based PINN (MAD-PINN) is proposed, where LAD-PINN is employed as an outlier detector followed by MAD screening out the highly corrupted data. Then the vanilla PINN or its variants can be subsequently applied to exploit the remaining normal data. Through several examples, including Poisson's equation, wave equation, and steady or unsteady Navier-Stokes equations, we illustrate the generalizability, accuracy and efficiency of the proposed algorithms for recovering governing equations from noisy and highly corrupted measurement data.


翻译:建议物理知情神经网络(PINN)解决两大类问题:数据驱动的解决方案和数据驱动的局部偏差方程式发现。当这些数据因传感器机制失败而高度腐败,这种任务变得令人望而却步。我们提议以最小绝对偏离为基础的 PINN (LAD-PINN) 来重建解决方案并恢复PDEs中未知的参数 — — 即使虚假数据或外端数据腐蚀了大部分观测结果。为了进一步提高隐藏物理学的准确性,提出了基于PINN(MAD-PINN)的两阶段介质绝对偏差(MAD-PINN), 使用LAD- PINN 作为外部探测器,然后由MAD筛选高度腐败的数据。然后, Vanilla PINN 或其变式可用于利用其余的正常数据。我们通过几个例子,包括Poisson的方程式、波方程式以及稳定或不稳定的Navier-Stokes方程式,我们举例说明了拟议从噪音和高度腐败的测量数据中恢复等式方程式的算法的一般性、准确性和效率。

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