This work proposes a solution for the problem of training physics informed networks under partial integro-differential equations. These equations require infinite or a large number of neural evaluations to construct a single residual for training. As a result, accurate evaluation may be impractical, and we show that naive approximations at replacing these integrals with unbiased estimates lead to biased loss functions and solutions. To overcome this bias, we investigate three types of solutions: the deterministic sampling approach, the double-sampling trick, and the delayed target method. We consider three classes of PDEs for benchmarking; one defining a Poisson problem with singular charges and weak solutions, another involving weak solutions on electro-magnetic fields and a Maxwell equation, and a third one defining a Smoluchowski coagulation problem. Our numerical results confirm the existence of the aforementioned bias in practice, and also show that our proposed delayed target approach can lead to accurate solutions with comparable quality to ones estimated with a large number of samples. Our implementation is open-source and available at https://github.com/ehsansaleh/btspinn.


翻译:本文针对物理知识嵌入网络在部分积分-微分方程训练过程中存在的问题提出了解决方案。这类方程需要无限次或大量神经评估才能构建单个训练残差,导致精确评估难以实现。研究表明,若简单使用无偏估计替代这些积分,将产生有偏损失函数和偏差解。为消除此偏差,我们研究了三类解决方案:确定性采样方法、双重采样技巧以及延迟目标法。基准测试涵盖三类偏微分方程:包含奇点电荷与弱解的泊松问题、涉及电磁场弱解与麦克斯韦方程的算例,以及描述斯莫卢霍夫斯基凝聚过程的第三类问题。数值结果不仅证实了上述偏差在实际场景中的存在性,还表明我们提出的延迟目标法能够获得与大量采样评估质量相当的精确解。本实现的源代码已开源,详见 https://github.com/ehsansaleh/btspinn。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
【ICDM2022教程】多目标优化与推荐,173页ppt
专知会员服务
47+阅读 · 2022年12月24日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月14日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月6日
Arxiv
66+阅读 · 2021年6月18日
VIP会员
最新内容
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
0+阅读 · 16分钟前
加沙、乌克兰和伊朗冲突:人工智能如何改变冲突
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员