This work is concerned with discovering the governing partial differential equation (PDE) of a physical system. Existing methods have demonstrated the PDE identification from finite observations but failed to maintain satisfying performance against noisy data, partly owing to suboptimal estimated derivatives and found PDE coefficients. We address the issues by introducing a noise-aware physics-informed machine learning (nPIML) framework to discover the governing PDE from data following arbitrary distributions. Our proposals are twofold. First, we propose a couple of neural networks, namely solver and preselector, which yield an interpretable neural representation of the hidden physical constraint. After they are jointly trained, the solver network approximates potential candidates, e.g., partial derivatives, which are then fed to the sparse regression algorithm that initially unveils the most likely parsimonious PDE, decided according to the information criterion. Second, we propose the denoising physics-informed neural networks (dPINNs), based on Discrete Fourier Transform (DFT), to deliver a set of the optimal finetuned PDE coefficients respecting the noise-reduced variables. The denoising PINNs' structures are compartmentalized into forefront projection networks and a PINN, by which the formerly learned solver initializes. Our extensive experiments on five canonical PDEs affirm that the proposed framework presents a robust and interpretable approach for PDE discovery, applicable to a wide range of systems, possibly complicated by noise.


翻译:这项工作涉及从物理系统中发现管理部分差异方程(PDE) 。 现有方法通过有限观察显示PDE的识别方法,但未能保持对噪音数据的满意性能,部分原因包括估计衍生物的不最佳估计值和发现PDE系数。 我们通过引入一个有噪音意识的物理知情机器学习(nPIML)框架,从任意分布后的数据中发现管理PDE(PDE) 。 我们的提议是双重的。 首先,我们建议建立几个神经网络,即求解器和预选器,以产生隐藏物理约束的可解释的神经代表。 在经过联合培训后, 求解器网络接近潜在候选人, 例如部分衍生物, 后被反馈到根据信息标准决定的稀释回归算算中。 其次, 我们提议取消有噪音的物理知情神经网络(dPINN) 。 我们提议基于Discrete Fourier变换(DFDT), 来提供一套最优化的PDE系数, 与噪音受控变异的系统有关, 初步的PIN 模型将一个我们所了解的系统变成的系统。

0
下载
关闭预览

相关内容

Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1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
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年8月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月21日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
12+阅读 · 2020年8月3日
Financial Time Series Representation Learning
Arxiv
10+阅读 · 2020年3月27日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1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
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3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
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年8月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员