In this work, we propose adaptive deep learning approaches based on normalizing flows for solving fractional Fokker-Planck equations (FPEs). The solution of a FPE is a probability density function (PDF). Traditional mesh-based methods are ineffective because of the unbounded computation domain, a large number of dimensions and the nonlocal fractional operator. To this end, we represent the solution with an explicit PDF model induced by a flow-based deep generative model, simplified KRnet, which constructs a transport map from a simple distribution to the target distribution. We consider two methods to approximate the fractional Laplacian. One method is the Monte Carlo approximation. The other method is to construct an auxiliary model with Gaussian radial basis functions (GRBFs) to approximate the solution such that we may take advantage of the fact that the fractional Laplacian of a Gaussian is known analytically. Based on these two different ways for the approximation of the fractional Laplacian, we propose two models, MCNF and GRBFNF, to approximate stationary FPEs and MCTNF to approximate time-dependent FPEs. To further improve the accuracy, we refine the training set and the approximate solution alternately. A variety of numerical examples is presented to demonstrate the effectiveness of our adaptive deep density approaches.


翻译:在这项工作中,我们提出基于解决分数式Fokker-Planck方程式的正常流动的适应性深学习方法。FPE的解决方案是概率密度函数(PDF),传统的网状方法无效,因为没有限制的计算域、大量的尺寸和非本地的分数操作者。为此,我们代表了由基于流的深层基因化模型引出的明确的PDF模型的解决方案,简化了KRnet,该模型构建了一个从简单分布到目标分布的运输图。我们考虑了近似分数拉平方圆的两种方法。一种是蒙特卡洛近距离法。另一种方法是用高斯射线基函数(GRBFS)构建一个辅助模型,以近似解决方案,这样我们就可以利用高斯分数分数分数式的分数式方形方块模型的分析性模型。基于分数式分布至目标分布的两种不同方法,我们提出了两种模型,即MCNF和GRFFFFNF,以近似固定式FPs近似固定式FP和MCT的近似精确度法度模型。我们提出的ACT的精确度和MCT的精确度适应性模型,从而展示了我们提出的精确度方法的精确度方法。

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