Deep learning has shown remarkable success in the data-driven modeling of dynamical systems. Much of its success is attributed not to the flexibility of neural networks but to inductive biases based on physical prior knowledge, such as energy conservation and symplecticity. However, existing methods do not fully exploit the fact that real-world physical systems are interconnections of components. Some methods require the interconnection to be known a priori, while others assume the system to be reducible to an ordinary differential equation (ODE) and learn only the reduced ODE, discarding the algebraic constraints imposed by the interconnection. Here, we propose Dirac-interconnected neural elements (DINEs), a neural network model that represents a physical system as a differential-algebraic equation (DAE), whose algebraic constraints are given by a Dirac structure in kernel representation. With DINEs, we simultaneously identify from data the interconnection among the components as a Dirac structure and learn the characteristics of the components as neural networks. This allows us to keep the learned subsystems in unreduced form and isolate or compose them to make a new system without retraining. Moreover, DINEs can handle partially observable systems. Experimental results demonstrate these capabilities on physical systems beyond the reach of existing methods.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

最新,DeepSeek-R1论文登上Nature封面,附83页补充材料
专知会员服务
27+阅读 · 2025年9月18日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
【深度强化学习】深度强化学习揭秘
产业智能官
21+阅读 · 2017年11月13日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
46+阅读 · 2022年9月6日
Arxiv
24+阅读 · 2022年2月4日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Arxiv
37+阅读 · 2021年2月10日
VIP会员
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
最新,DeepSeek-R1论文登上Nature封面,附83页补充材料
专知会员服务
27+阅读 · 2025年9月18日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员