We present a meshless Schwarz-type non-overlapping domain decomposition method based on artificial neural networks for solving forward and inverse problems involving partial differential equations (PDEs). To ensure the consistency of solutions across neighboring subdomains, we adopt a generalized Robin-type interface condition, assigning unique Robin parameters to each subdomain. These subdomain-specific Robin parameters are learned to minimize the mismatch on the Robin interface condition, facilitating efficient information exchange during training. Our method is applicable to both the Laplace's and Helmholtz equations. It represents local solutions by an independent neural network model which is trained to minimize the loss on the governing PDE while strictly enforcing boundary and interface conditions through an augmented Lagrangian formalism. A key strength of our method lies in its ability to learn a Robin parameter for each subdomain, thereby enhancing information exchange with its neighboring subdomains. We observe that the learned Robin parameters adapt to the local behavior of the solution, domain partitioning and subdomain location relative to the overall domain. Extensive experiments on forward and inverse problems, including one-way and two-way decompositions with crosspoints, demonstrate the versatility and performance of our proposed approach.


翻译:我们提出了一种基于人工神经网络的无网格Schwarz型非重叠区域分解方法,用于求解涉及偏微分方程(partial differential equations, PDEs)的正问题和反问题。为确保相邻子域间解的一致性,我们采用广义Robin型界面条件,为每个子域分配唯一的Robin参数。这些子域特定的Robin参数通过最小化Robin界面条件上的不匹配度进行学习,从而在训练过程中促进高效的信息交换。该方法适用于拉普拉斯方程和亥姆霍兹方程。它通过独立的神经网络模型表示局部解,该模型经过训练以最小化控制PDE的损失函数,同时通过增广拉格朗日形式严格施加边界和界面条件。该方法的一个关键优势在于能够为每个子域学习一个Robin参数,从而增强与其相邻子域的信息交换。我们观察到,学习到的Robin参数能够适应解的局部行为、区域划分方式以及子域相对于整体域的位置。在正问题和反问题上的大量实验,包括存在交叉点的一向和二向分解,证明了我们提出方法的通用性和性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
2+阅读 · 25分钟前
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
专知会员服务
0+阅读 · 35分钟前
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
0+阅读 · 58分钟前
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
10+阅读 · 6月10日
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
9+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
3+阅读 · 6月10日
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
16+阅读 · 6月10日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员