Hybrid algorithms, which combine black-box machine learning methods with experience from traditional numerical methods and domain expertise from diverse application areas, are progressively gaining importance in scientific machine learning and various industrial domains, especially in computational science and engineering. In the present survey, several promising avenues of research will be examined which focus on the combination of machine learning (ML) and domain decomposition methods (DDMs). The aim of this survey is to provide an overview of existing work within this field and to structure it into domain decomposition for machine learning and machine learning-enhanced domain decomposition, including: domain decomposition for classical machine learning, domain decomposition to accelerate the training of physics-aware neural networks, machine learning to enhance the convergence properties or computational efficiency of DDMs, and machine learning as a discretization method in a DDM for the solution of PDEs. In each of these fields, we summarize existing work and key advances within a common framework and, finally, disuss ongoing challenges and opportunities for future research.


翻译:混合算法将黑箱机器学习方法与来自传统数值方法的经验及不同应用领域的专业知识相结合,在科学机器学习及众多工业领域(尤其是计算科学与工程)中日益重要。本综述将重点考察若干具有前景的研究方向,这些方向聚焦于机器学习与区域分解方法的融合。本文旨在梳理该领域现有研究成果,并将其系统划分为:面向机器学习的区域分解方法,以及机器学习增强型区域分解方法,具体包括:面向传统机器学习的区域分解、加速物理感知神经网络训练的区域分解、利用机器学习改善区域分解的收敛性能或计算效率,以及将机器学习作为偏微分方程求解中区域分解的离散化方法。针对每类方法,我们在统一框架下总结现有研究成果与关键进展,最后探讨当前面临的挑战与未来研究机遇。

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机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
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