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第28卷第5期
线性二阶椭圆和抛物型偏微分方程的物理信息神经网络的收敛性

严宗信,杰罗姆·达本&乔治·埃姆·卡尼亚达基斯

Commun公司。计算。物理。,28(2020),第2042-2074页。

在线发布:2020-11

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  • 摘要

基于物理的神经网络(PINN)是一种基于深度学习的技术,用于求解计算中遇到的偏微分方程(PDE)科学和工程。在数据和物理定律的指导下,PINN找到了一个神经网络,它可以近似求解PDE系统。这样的神经网络是通过最小化损失函数获得,其中PDE和数据被编码。尽管它在一维、二维或三维问题上取得了显著的经验成功,但对于PINN几乎没有理论上的理由。
随着数据数量的增长,PINN会生成一系列与神经网络序列相对应的最小化器。我们想回答这个问题:极小化子序列收敛于PDE的解吗?我们考虑两类偏微分方程:线性二阶椭圆和抛物线。通过调整Schauder方法以及极大值原理,我们证明了极小值序列在$C^0$内强收敛于PDE解。此外,我们证明了如果每个极小值满足初始/边界条件下,收敛模式变为$H^1$。计算型我们提供了一些例子来说明我们的理论发现。据我们所知,这是第一个显示PINN一致性的理论工作。

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65M12、41A46、35J25、35K20

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基于物理的神经网络(PINN)是一种基于深度学习的技术,用于求解计算中遇到的偏微分方程(PDE)科学和工程。在数据和物理定律的指导下,PINN找到了一个神经网络,它可以近似求解PDE系统。这样的神经网络是通过最小化损失函数获得,其中PDE和数据被编码。尽管它在一维、二维或三维问题上取得了显著的经验成功,但对于PINN几乎没有理论上的理由。
随着数据数量的增长,PINN会生成一系列与神经网络序列相对应的最小化器。我们想回答这个问题:极小化子序列收敛于PDE的解吗?我们考虑两类偏微分方程:线性二阶椭圆和抛物线。通过采用Schauder方法以及极大值原理,我们证明了极小值序列在$C^0$内强收敛于PDE解。此外,我们证明了如果每个极小值满足初始/边界条件下,收敛模式变为$H^1$。计算型我们提供了一些例子来说明我们的理论发现。据我们所知,这是第一个显示PINN一致性的理论工作。

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基于物理的神经网络(PINN)是一种基于深度学习的技术,用于求解计算中遇到的偏微分方程(PDE)科学和工程。在数据和物理定律的指导下,PINN找到了一个神经网络,它可以近似求解PDE系统。这样的神经网络是通过最小化损失函数而获得,其中PDE的任何先验知识和数据被编码。尽管它在一维、二维或三维问题上取得了显著的经验成功,但对于PINN几乎没有理论上的理由。
随着数据数量的增长,PINN会生成一系列与神经网络序列相对应的最小化器。我们想回答这个问题:极小化子序列收敛于PDE的解吗?我们考虑两类偏微分方程:线性二阶椭圆和抛物线。通过采用Schauder方法以及极大值原理,我们证明了极小值序列在$C^0$内强收敛于PDE解。此外,我们证明了如果每个极小值满足初始/边界条件下,收敛模式变为$H^1$。计算型我们提供了一些例子来说明我们的理论发现。据我们所知,这是第一个显示PINN一致性的理论工作。

Yeonjong Shin、Jéróme Darbon和George Em Karniadakis。(2020). 线性二阶椭圆和抛物型偏微分方程的物理信息神经网络的收敛性。计算物理中的通信.28(5).2042-2074.doi:10.4208/cicp。OA-2020-0193号文件
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