Partial differential equations (PDEs) are central to describing complex physical system simulations. Their expensive solution techniques have led to an increased interest in deep neural network based surrogates. However, the practical utility of training such surrogates is contingent on their ability to model complex multi-scale spatio-temporal phenomena. Various neural network architectures have been proposed to target such phenomena, most notably Fourier Neural Operators (FNOs) which give a natural handle over local \& global spatial information via parameterization of different Fourier modes, and U-Nets which treat local and global information via downsampling and upsampling paths. However, generalizing across different equation parameters or different time-scales still remains a challenge. In this work, we make a comprehensive comparison between various FNO and U-Net like approaches on fluid mechanics problems in both vorticity-stream and velocity function form. For U-Nets, we transfer recent architectural improvements from computer vision, most notably from object segmentation and generative modeling. We further analyze the design considerations for using FNO layers to improve performance of U-Net architectures without major degradation of computational performance. Finally, we show promising results on generalization to different PDE parameters and time-scales with a single surrogate model.


翻译:局部差异方程式(PDEs)是描述复杂的物理系统模拟的核心。其昂贵的解决方案技术已导致对深神经网络替代机器人的兴趣增加。然而,培训这种替代机器人的实际效用取决于他们是否有能力模拟复杂的多尺度的时空现象。提出了各种神经网络结构来针对这些现象,其中最主要的是四级神经操作员(FNOs),它们通过不同Fourier模式的参数化,以及通过下取样和上取样路径处理当地和全球信息的U-Net,自然处理全球空间信息。然而,推广不同等式参数或不同时间尺度的通用化仍然是一项挑战。在这项工作中,我们对各种FNO和U-Net(U-Net)之间关于流动性机械问题的方法进行了全面比较,例如,在变色流和速度功能表上。对于U-Net,我们从计算机的视野,特别是对象分解和基因化模型,将最近的建筑改进从计算机图像转换为设计考虑因素,我们进一步分析了使用FNO层次来改进U-DE网络结构模型的性能和不同时间尺度的性能最终显示我们有前景的模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
69+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
59+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10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 Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20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 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 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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 · 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 · 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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
27+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
19+阅读 · 2018年3月28日
VIP会员
相关资讯
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 Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20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 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 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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 · 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 · 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 · 2011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