There is a growing attention given to utilizing Lagrangian and Hamiltonian mechanics with network training in order to incorporate physics into the network. Most commonly, conservative systems are modeled, in which there are no frictional losses, so the system may be run forward and backward in time without requiring regularization. This work addresses systems in which the reverse direction is ill-posed because of the dissipation that occurs in forward evolution. The novelty is the use of Morse-Feshbach Lagrangian, which models dissipative dynamics by doubling the number of dimensions of the system in order to create a mirror latent representation that would counterbalance the dissipation of the observable system, making it a conservative system, albeit embedded in a larger space. We start with their formal approach by redefining a new Dissipative Lagrangian, such that the unknown matrices in the Euler-Lagrange's equations arise as partial derivatives of the Lagrangian with respect to only the observables. We then train a network from simulated training data for dissipative systems such as Fickian diffusion that arise in materials sciences. It is shown by experiments that the systems can be evolved in both forward and reverse directions without regularization beyond that provided by the Morse-Feshbach Lagrangian. Experiments of dissipative systems, such as Fickian diffusion, demonstrate the degree to which dynamics can be reversed.


翻译:当前,越来越多的研究关注于将拉格朗日力学和哈密顿力学与网络训练相结合,以便将物理学原理融入网络之中。最常见的是对保守系统进行建模,这类系统不存在摩擦损耗,因此可以在时间上向前和向后运行,而无需进行正则化。本研究针对的是那些由于正向演化中存在耗散而导致反向演化不适定的系统。其新颖之处在于使用了莫尔斯-费什巴赫拉格朗日量,该方法通过将系统维度加倍来建模耗散动力学,从而创建一个镜像潜在表示,用以抵消可观测系统的耗散,使其成为一个保守系统,尽管是嵌入在一个更大的空间中。我们首先从他们的形式化方法出发,重新定义了一个新的耗散拉格朗日量,使得欧拉-拉格朗日方程中的未知矩阵仅作为拉格朗日量对可观测量的偏导数出现。随后,我们利用模拟训练数据训练了一个网络,用于处理材料科学中出现的耗散系统,如菲克扩散。实验表明,系统可以在正向和反向两个方向上演化,而无需超出莫尔斯-费什巴赫拉格朗日量所提供的正则化。对耗散系统(如菲克扩散)的实验,展示了动力学可逆的程度。

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
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月1日
Pairwise Difference Learning for Classification
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月28日
Arxiv
76+阅读 · 2022年3月26日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
最新内容
综述 | OPSD:大语言模型的在线策略自蒸馏
专知会员服务
3+阅读 · 6月1日
帕兰蒂尔Maven:军事人工智能的新纪元
专知会员服务
8+阅读 · 6月1日
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
3+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
8+阅读 · 5月30日
相关VIP内容
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月1日
Pairwise Difference Learning for Classification
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月28日
Arxiv
76+阅读 · 2022年3月26日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员