Coarse-scale surrogate models in the context of numerical homogenization of linear elliptic problems with arbitrary rough diffusion coefficients rely on the efficient solution of fine-scale sub-problems on local subdomains whose solutions are then employed to deduce appropriate coarse contributions to the surrogate model. However, in the absence of periodicity and scale separation, the reliability of such models requires the local subdomains to cover the whole domain which may result in high offline costs, in particular for parameter-dependent and stochastic problems. This paper justifies the use of neural networks for the approximation of coarse-scale surrogate models by analyzing their approximation properties. For a prototypical and representative numerical homogenization technique, the Localized Orthogonal Decomposition method, we show that one single neural network is sufficient to approximate the coarse contributions of all occurring coefficient-dependent local sub-problems for a non-trivial class of diffusion coefficients up to arbitrary accuracy. We present rigorous upper bounds on the depth and number of non-zero parameters for such a network to achieve a given accuracy. Further, we analyze the overall error of the resulting neural network enhanced numerical homogenization surrogate model.


翻译:在对任意粗略扩散系数的线性椭圆性问题进行数字同化的情况下,在任意的粗略扩散系数的线性椭圆性问题的数字同化中,粗缩的代金模型的可靠性取决于对当地次域的微规模子问题的有效解决办法,然后采用当地次域的微小问题的解决办法推断出对替代模型的适当粗化贡献;然而,在没有周期和比例分化的情况下,这些模型的可靠性要求当地次域覆盖整个域,这可能导致高离线成本,特别是参数依赖性和随机性的问题。本文通过分析其近似性来证明使用神经网络近似粗缩替代模型的近似神经网络是合理的。对于原型和具有代表性的数字同质化技术,我们用一种地方化正统的Orthogonal Decomposition方法,我们表明一个单一神经网络足以接近所有正在发生的以系数为根据的局部的局部子分子分质性贡献的粗略程度,足以导致任意精确的传播系数。我们对这种网络的非零参数的深度和数量提出了严格的上界限,通过分析它们的近似性特性来达到给定的精确性。

0
下载
关闭预览

相关内容

神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17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
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29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 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11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
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22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 · 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
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月20日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月18日
Arxiv
65+阅读 · 2021年6月18日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29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 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11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
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
相关基金
Top
微信扫码咨询专知VIP会员