The neural operator has emerged as a powerful tool in learning mappings between function spaces in PDEs. However, when faced with real-world physical data, which are often highly non-uniformly distributed, it is challenging to use mesh-based techniques such as the FFT. To address this, we introduce the Non-Uniform Neural Operator (NUNO), a comprehensive framework designed for efficient operator learning with non-uniform data. Leveraging a K-D tree-based domain decomposition, we transform non-uniform data into uniform grids while effectively controlling interpolation error, thereby paralleling the speed and accuracy of learning from non-uniform data. We conduct extensive experiments on 2D elasticity, (2+1)D channel flow, and a 3D multi-physics heatsink, which, to our knowledge, marks a novel exploration into 3D PDE problems with complex geometries. Our framework has reduced error rates by up to 60% and enhanced training speeds by 2x to 30x. The code is now available at https://github.com/thu-ml/NUNO.


翻译:神经算子已成为学习偏微分方程中函数空间映射的强大工具。然而,面对实际物理数据(通常具有高度非均匀分布特性)时,基于网格的技术(如FFT)难以直接应用。为此,我们提出非均匀神经算子(NUNO)——一个专为非均匀数据高效算子学习设计的综合框架。通过基于K-D树的区域分解,我们将非均匀数据转化为均匀网格,同时有效控制插值误差,从而在速度与精度上实现对非均匀数据学习的并行化。我们在二维弹性力学、(2+1)维通道流以及三维多物理场散热器上开展了广泛实验——据我们所知,这是首次探索具有复杂几何构型的三维偏微分方程问题。该框架将误差率降低高达60%,并将训练速度提升2倍至30倍。代码现已开源于https://github.com/thu-ml/NUNO。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
54+阅读 · 2021年1月20日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+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
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
24+阅读 · 2022年2月4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
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
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
4+阅读 · 6月17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
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+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