Field temporal prediction and source identification constitute canonical problems in dynamical systems. Conventional approaches to these problems depend on a thorough understanding of the governing partial differential equations (PDEs). Recently, deep learning, as represented by neural operators, has provided a data-driven paradigm for addressing such tasks. However, most existing global neural operators for PDEs require large training datasets and many learnable parameters, with limited interpretability and generalization. We propose the local gradient neural operator (LGNO) as a lightweight and interpretable alternative for field temporal evolution prediction and source identification in typical mechanical problems. The method builds on priors from nonlinear gradient discretization and uses multilayer perceptron convolutional layers to learn translation-invariant local kernels that resemble discrete stencils. A zero consistent stencil factorization separates coefficient learning from field reconstruction, rendering the learned operators more transparent. For problems with symmetries, network folding shares equivalent components and reduces parameter counts. We evaluate the method on PDE benchmarks covering linear and nonlinear, static and dynamic, and low and high dimensional cases. Results show that LGNO maintains accuracy, parameter efficiency, and rollout stability across these tasks, and further exhibits wide applicability to mechanical problems including diffusion, flow, and quantum phenomena.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS2021】用于物体检测的实例条件知识蒸馏
专知会员服务
20+阅读 · 2021年11月10日
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18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
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年9月30日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 10月13日
Arxiv
0+阅读 · 10月12日
Arxiv
0+阅读 · 10月5日
Arxiv
0+阅读 · 9月27日
Arxiv
24+阅读 · 2022年2月4日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月3日
VIP会员
相关主题
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
7+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
7+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
7+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
6+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
9+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
10+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
【NeurIPS2021】用于物体检测的实例条件知识蒸馏
专知会员服务
20+阅读 · 2021年11月10日
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
相关基金
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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年9月30日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员