In many cutting-edge applications, high-fidelity computational models prove too slow to be practical and are thus replaced by much faster surrogate models. Recently, deep learning techniques have become increasingly important in accelerating such predictions. However, they tend to falter when faced with larger and more complex problems. Therefore, this work introduces MAgNET: Multi-channel Aggregation Network, a novel geometric deep learning framework designed to operate on large-dimensional data of arbitrary structure (graph data). MAgNET is built upon the MAg (Multichannel Aggregation) operation, which generalizes the concept of multi-channel local operations in convolutional neural networks to arbitrary non-grid inputs. The MAg layers are interleaved with the proposed novel graph pooling/unpooling operations to form a graph U-Net architecture that is robust and can handle arbitrary complex meshes, efficiently performing supervised learning on large-dimensional graph-structured data. We demonstrate the predictive capabilities of MAgNET for several non-linear finite element simulations and provide open-source datasets and codes to facilitate future research.


翻译:在许多尖端应用中,高保真度的计算模型往往过于缓慢而无法实际使用,因此被远快于它的代理模型所取代。最近,深度学习技术在加速此类预测方面变得越来越重要。但是,它们当面对更大更复杂的问题时往往会失灵。因此,本文提出了MAgNET:多通道聚合网络,一种新的几何深度学习框架,旨在对任意结构(图形数据)的大维数数据进行操作。MAgNET建立在MAg(多通道聚合)操作之上,其将卷积神经网络中多通道本地操作的概念推广到任意非网格输入。MAg层与所提出的新图形池化/反池化操作交替排列,形成图形U-Net架构,具有稳健性,可以处理任意复杂的网格,有效地在大维图形结构数据上进行监督学习。我们演示了MAgNET在多个非线性有限元模拟方面的预测能力,并提供开源数据集和代码以促进未来的研究。

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