×

DLGA-PDE:通过深度学习和遗传算法相结合发现候选库不完整的PDE。 (英语) Zbl 07506161号

摘要:最近发展了数据驱动的方法来发现物理问题的潜在偏微分方程(PDE)。然而,对于这些方法,通常需要PDE中潜在术语的完整候选库。为了克服这一局限性,我们提出了一种结合深度学习和遗传算法的新框架,称为DLGA-PDE,用于发现PDE。在该框架中,利用物理问题的可用数据训练深度神经网络生成元数据并计算导数,然后使用遗传算法发现潜在的PDE。由于遗传算法的优点,如变异和交叉,DLGA-PDE可以使用不完整的候选库。为了证明概念,对提出的DLGA-PDE分别进行了测试,以发现Korteweg-de-Vries(KdV)方程、Burgers方程、波动方程和Chaffee-Infante方程。即使在存在噪声和有限数据的情况下,也无需完整的候选库即可获得令人满意的结果。

理学硕士:

68倍 计算机科学
86年X月X日 地球物理学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Brunton,S.L。;Proctor,J.L。;库茨,J.N。;Bialek,W.,通过非线性动力系统的稀疏识别从数据中发现控制方程,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,1133932-3937(2016)·Zbl 1355.94013号
[2] Chang,H。;Zhang,D.,从数据中学习地下水流方程,计算机。地质科学。,23, 895-910 (2019) ·Zbl 1425.86003号
[3] 鲁迪,S.H。;Brunton,S.L。;Proctor,J.L。;Kutz,J.N.,偏微分方程的数据驱动发现,科学。高级,3,1-7(2017)
[4] 谢弗,H。;McCalla,S.G.,《通过积分项选择稀疏模型》,Phys。E版,96,第1条pp.(2017)
[5] Schaeffer,H.,通过数据发现和稀疏优化学习偏微分方程,Proc。R.Soc.A,数学。物理学。工程科学。,473 (2017) ·Zbl 1404.35397号
[6] 张,S。;Lin,G.,《利用误差棒对支配物理定律进行稳健的数据驱动发现》,Proc。R.Soc.A,数学。物理学。工程科学。,474 (2018) ·Zbl 1407.62267号
[7] 莱斯,M。;佩迪卡里斯,P。;Karniadakis,G.E.,《基于物理的神经网络:用于解决涉及非线性偏微分方程的正问题和逆问题的深度学习框架》,J.Compute。物理。,378, 686-707 (2019) ·Zbl 1415.68175号
[8] 长,Z。;卢,Y。;Dong,B.,PDE-Net 2.0:使用数字符号混合深度网络从数据中学习PDE,J.Compute。物理。,399 (2019) ·Zbl 1454.65131号
[9] Xu,H。;Chang,H。;Zhang,D.,DL-PDE:基于深度学习的数据驱动的从离散和噪声数据中发现偏微分方程(2019),第1-24页
[10] 秦,T。;Wu,K。;Xiu,D.,使用深度神经网络的数据驱动控制方程近似,J.Compute。物理。,395, 620-635 (2019) ·Zbl 1455.65125号
[11] Wu,K。;Xiu,D.,模态空间中偏微分方程的数据驱动深度学习(2019)
[12] 哈桑,A。;佩雷拉,J.M。;Ravier,R。;Farsiu,S.公司。;Tarokh,V.,使用神经网络从数据中学习偏微分方程(2019年)
[13] 李,H。;施瓦布,J。;Antholzer,S。;Haltmeier,M.,NETT:用深度神经网络解决逆问题,逆问题。,1-21 (2020)
[14] Yan,L。;Zhou,T.,基于深度神经网络的大规模贝叶斯反问题自适应代理建模(2019),第1-22页
[15] 乔·H。;儿子H。;Hwang,H.J。;Kim,E.,正向问题的深度神经网络方法(2019),第1-12页
[16] 马萨利耶夫,M。;Hvatov,A。;Kalyuzhnaya,A.,数据驱动的PDE发现与进化方法(2019年)
[17] 阿特金森,S。;Subber,W。;Wang,L。;Khan,G。;哈维,P。;Ghanem,R.,自由形式控制微分方程的数据驱动发现(2019),第1-6页
[18] Gupta,D.K。;Vasudev,K.L。;Bhattacharyya,S.K.,基于遗传算法优化的非线性船舶操纵控制,应用。海洋研究,74,142-153(2018)
[19] Tsoulos,I.G。;Lagaris,I.E.,用遗传编程求解微分方程,Genet。程序。进化。机器。,7, 33-54 (2006)
[20] Song,Y。;Wang,F。;Chen,X.,数值函数优化的改进遗传算法,应用。智力。,49, 1880-1902 (2019)
[21] Whitley,D.,《遗传算法教程》,统计计算。,4, 65-85 (1994)
[22] Zepeda-Nüñez,L。;陈,Y。;张杰。;贾伟。;张,L。;Lin,L.,《深度密度:通过对称性保持神经网络规避Kohn-Sham方程》(2019),第1-21页
[23] Chang,H。;张,D.,通过数据驱动和数据相似相结合的方法识别物理过程,J.Compute。物理。,393, 337-350 (2019) ·Zbl 1453.62797号
[24] Rudy,S。;Alla,A。;布伦顿,S.L。;Kutz,J.N.,参数偏微分方程的数据驱动识别,SIAM J.Appl。动态。系统。,18, 643-660 (2019) ·Zbl 1456.65096号
[25] 哈纳,J。;马,C。;马,Z。;E、 W.,基于统一精度机器学习的动力学方程流体动力学模型,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,11621983-21991(2019)·Zbl 1431.76100号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不声称其完整性或完全匹配。