Semi-linear elliptic Partial Differential Equations (PDEs) such as the non-linear Poisson Boltzmann Equation (nPBE) is highly relevant for non-linear electrostatics in computational biology and chemistry. It is of particular importance for modeling potential fields from molecules in solvents or plasmas with stochastic fluctuations. The extensive applications include ones in condensed matter and solid state physics, chemical physics, electrochemistry, biochemistry, thermodynamics, statistical mechanics, and materials science, among others. In this paper we study the complex analytic properties of semi-linear elliptic Partial Differential Equations with respect to random fluctuations on the domain. We first prove the existence and uniqueness of the nPBE on a bounded domain in $\mathbb{R}^3$. This proof relies on the application of a contraction mapping reasoning, as the standard convex optimization argument for the deterministic nPBE no longer applies. Using the existence and uniqueness result we subsequently show that solution to the nPBE admits an analytic extension onto a well defined region in the complex hyperplane with respect to the number of stochastic variables. Due to the analytic extension, stochastic collocation theory for sparse grids predict algebraic to sub-exponential convergence rates with respect to the number of knots. A series of numerical experiments with sparse grids is consistent with this prediction and the analyticity result. Finally, this approach readily extends to a wide class of semi-linear elliptic PDEs.


翻译:半线性椭圆型偏微分方程(如非线性泊松-玻尔兹曼方程(nPBE))在计算生物学和化学的非线性静电学中具有高度相关性,尤其适用于模拟溶剂或等离子体中具有随机涨落的分子势场。其广泛应用涵盖凝聚态物理、固体物理、化学物理、电化学、生物化学、热力学、统计力学及材料科学等领域。本文研究域上随机涨落下半线性椭圆型偏微分方程的复解析性质。首先,我们证明$\mathbb{R}^3$中有界域上nPBE解的存在唯一性。该证明依赖于压缩映射推理的应用,因为确定性nPBE的标准凸优化论证不再适用。基于存在唯一性结果,我们进一步证明nPBE解关于随机变量数目在复超平面的明确定义区域内存在解析延拓。由于解析延拓性质,稀疏网格随机配置理论预测解的收敛速率关于网格节点数呈代数阶至次指数阶。一系列基于稀疏网格的数值实验与该预测及解析性结果一致。最后,该方法可自然推广至更广泛的半线性椭圆型偏微分方程类。

0
下载
关闭预览

相关内容

iOS 8 提供的应用间和应用跟系统的功能交互特性。
  • Today (iOS and OS X): widgets for the Today view of Notification Center
  • Share (iOS and OS X): post content to web services or share content with others
  • Actions (iOS and OS X): app extensions to view or manipulate inside another app
  • Photo Editing (iOS): edit a photo or video in Apple's Photos app with extensions from a third-party apps
  • Finder Sync (OS X): remote file storage in the Finder with support for Finder content annotation
  • Storage Provider (iOS): an interface between files inside an app and other apps on a user's device
  • Custom Keyboard (iOS): system-wide alternative keyboards

Source: iOS 8 Extensions: Apple’s Plan for a Powerful App Ecosystem
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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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
2+阅读 · 2017年12月31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
3+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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月10日
Arxiv
14+阅读 · 2018年4月18日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
5+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:33
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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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
2+阅读 · 2017年12月31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
3+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员