阿里·贝克尔(Ali C.Bekar)。;埃尔多安·马登奇 周动力学使学习偏微分方程成为可能。 (英语) Zbl 07508517号 J.计算。物理学。 434,文章ID 110193,35 p.(2021). 摘要:本研究提出了一种基于测量数据发现偏微分方程(PDE)中描述特定现象的重要项的方法。已知现场数据与其PDE连续表示之间的关系通过线性回归模型实现。它特别采用了周动力微分算子(PDDO)和稀疏线性回归学习算法。通过构造特征矩阵、速度向量和未知系数向量来逼近偏微分方程。使用PDDO对特征矩阵中出现的每个候选项(导数)进行数值评估。通过基于邻近算子的Douglas-Rachford(D-R)算法实现了正则化回归模型的求解。由于其对噪声数据的鲁棒性和精确导数的计算,这种耦合表现良好。通过考虑与具有挑战性的非线性偏微分方程相关的几个制造数据,如Burgers、Swift Hohenberg(S-H)、Korteweg de Vries(KdV)、Kuramoto Sivashinsky(K-S)、非线性Schrödinger(NLS)和Cahn Hilliard(C-H)方程,证明了其有效性。 引用于9文件 MSC公司: 35季度xx 数学物理偏微分方程及其他应用领域 65传真 数值线性代数 74轴 固体连续介质力学的一般性、公理学和基础 关键词:偏微分方程;机器学习;周期动力学;稀疏优化 软件:取消锁定BoX;DiffSharp(差异锐化) PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{A.C.Bekar}和\textit{E.Madenci},J.Compute。物理学。434,文章ID 110193,35 p.(2021;Zbl 07508517) 全文: 内政部 参考文献: [1] 克拉奇菲尔德,J.P。;McNamara,B.,数据系列的运动方程,复杂系统。,1, 417-452 (1987) ·Zbl 0675.58026号 [2] 邦加德,J。;Lipson,H.,《非线性动力系统的自动逆向工程》,Proc。国家。阿卡德。科学。,104, 9943-9948 (2007) ·Zbl 1155.37044号 [3] 施密特,M。;Lipson,H.,《从实验数据中提取自由形式自然法则》,《科学》,32481-85(2009) [4] 谢弗,H。;Caflisch,R。;Hauck,C.D。;Osher,S.,偏微分方程的稀疏动力学,Proc。国家。阿卡德。科学。,110, 6634-6639 (2013) ·Zbl 1292.35012号 [5] Brunton,S.L。;Proctor,J.L。;Kutz,J.N.,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。,113, 3932-3937 (2016) ·Zbl 1355.94013号 [6] Rudy,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,文章e1602614 pp.(2017) [7] Schaeffer,H.,通过数据发现和稀疏优化学习偏微分方程,Proc。R.Soc.A,473,第20160446页(2017年)·Zbl 1404.35397号 [8] Tibshirani,R.,通过Lasso,J.R.Stat.Soc.,Ser.回归收缩和选择。B、 Methodol.方法。,58, 267-288 (1996) ·Zbl 0850.62538号 [9] 北卡罗来纳州帕里赫。;Boyd,S.,《近似算法》,Found。最佳趋势。,1, 123-231 (2014) [10] Combettes公司。;Pesquet,J.-C,信号处理中的近端分裂方法,(Bauschke,H.H.;Burachik,R.S.;Combettes,P.L.,科学与工程中反问题的不动点算法(2011),施普林格:施普林格,纽约),185-212·Zbl 1242.90160号 [11] Madenci,E。;巴鲁特,A。;Futch,M.,周动态微分算子及其应用,计算机。方法应用。机械。工程师,304,408-451(2016)·Zbl 1425.74043号 [12] Madenci,E。;巴鲁特,A。;Dorduncu,M。;Futch,M.,利用周动力微分算子数值求解线性和非线性偏微分方程,Numer。方法部分差异。Equ.、。,33, 1726-1753 (2017) ·Zbl 1375.65124号 [13] Madenci,E。;巴鲁特,A。;Dorduncu,M.,数值分析的周动力微分算子(2019),Springer:Springer Boston,MA·Zbl 07658003号 [14] 他,B。;袁,X.,关于Douglas-Rachford交替方向法的O(1/n)收敛速度,SIAM J.Numer。分析。,50, 700-709 (2012) ·Zbl 1245.90084号 [15] Silling,S.A.,《不连续性和长程力弹性理论的改革》,J.Mech。物理学。固体,48,175-209(2000)·Zbl 0970.74030号 [16] Silling,S.A。;埃普顿,M。;O.威克纳。;徐,J。;Askari,E.,周动力状态和本构建模,J.Elast。,88, 151-184 (2007) ·Zbl 1120.74003号 [17] Silling,S.A。;Lehoucq,R.B.,《周动力学与经典弹性理论的融合》,J.Elast。,93, 13-37 (2008) ·Zbl 1159.74316号 [18] Madenci,E。;巴鲁特,A。;Phan,N.,含缺陷异质微结构热弹性性能的周动力单元均匀化,Compos。结构。,188, 104-115 (2017) [19] Bentley,J.L.,用于关联搜索的多维二叉搜索树,Commun。ACM,18509-517(1975)·Zbl 0306.68061号 [20] Burgers,J.M.,《说明湍流理论的数学模型》,Adv.Appl。机械。,1, 171-199 (1948) [21] 斯威夫特,J。;Hohenberg,P.C.,对流不稳定性的流体动力学波动,物理学。A版,第15页,第319-328页(1977年) [22] Korteweg,D.J。;de Vries,G.,《关于矩形渠道中前进长波形式的变化,以及一种新型的长波驻波》,Philos。Mag.,39,422-443(1895) [23] Sivashinsky,G.I.,层流火焰中流体动力不稳定性的非线性分析——I.基本方程的推导,《宇航员学报》。,4, 1177-1206 (1977) ·Zbl 0427.76047号 [24] 扎哈罗夫,V.E。;Manakov,S.V.,关于非线性薛定谔方程的完全可积性,J.Theor。数学。物理。,19, 551-559 (1974) ·Zbl 0298.35016号 [25] Kim,J.,Cahn Hilliard方程的基本原理和实际应用,数学。问题。工程,第9532608条pp.(2016)·Zbl 1400.35157号 [26] Landajuela,M.,伯格方程(2011),巴斯克应用数学中心,BCAM实习报告 [27] Pérez-Moreno,S.S。;沙瓦里亚,S.R。;Chavarría,G.R.,Swift-Hohenberg方程的数值解,(Klapp,J.;Medina,a.,实验和计算流体力学(2013),Springer),409-416 [28] Goda,K.,关于Korteweg-de-Vries方程的一些有限差分格式的稳定性,J.Phys。Soc.Jpn.公司。,39, 229-236 (1975) ·Zbl 1337.65136号 [29] 莱斯,M。;Karniadakis,G.E.,《隐藏物理模型:非线性偏微分方程的机器学习》,J.Compute。物理。,357, 125-141 (2018) ·Zbl 1381.68248号 [30] 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) ·兹比尔1415.68175 [31] Broyden,C.G.,解非线性联立方程的一类方法,数学。计算。,19, 577-593 (1965) ·Zbl 0131.13905号 [32] Marwil,E.,Schubert方法求解稀疏非线性方程的收敛结果,SIAM J.Numer。分析。,16, 588-604 (1979) ·Zbl 0453.65033号 [33] Baydin,A.G。;Pearlmutter,B.A。;Radul,A.A。;Siskind,J.M.,《机器学习中的自动差异化:一项调查》,J.Mach。学习。决议,18,1-43(2018)·Zbl 06982909号 [34] 萨阿德,Y。;Schultz,M.H.,GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法,SIAM J.Sci。统计计算。,7, 856-869 (1986) ·Zbl 0599.65018号 [35] Chan,T.F。;der Vorst,H.A.V.,近似和不完全因子分解,(Keyes,D.E.;Sameh,A.;Venkatakrishnan,V.,并行数值算法,ICASE/LaRC科学与工程跨学科系列,第4卷(1997)),167-202·Zbl 0865.65015号 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,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,而不要求完整或完全匹配。