In this work, we present an adjoint-based method for discovering the underlying governing partial differential equations (PDEs) given data. The idea is to consider a parameterized PDE in a general form, and formulate the optimization problem that minimizes the error of PDE solution from data. Using variational calculus, we obtain an evolution equation for the Lagrange multipliers (adjoint equations) allowing us to compute the gradient of the objective function with respect to the parameters of PDEs given data in a straightforward manner. In particular, for a family of parameterized and nonlinear PDEs, we show how the corresponding adjoint equations can be derived. Here, we show that given smooth data set, the proposed adjoint method can recover the true PDE up to machine accuracy. However, in the presence of noise, the accuracy of the adjoint method becomes comparable to the famous PDE Functional Identification of Nonlinear Dynamics method known as PDE-FIND (Rudy et al., 2017). Even though the presented adjoint method relies on forward/backward solvers, it outperforms PDE-FIND for large data sets thanks to the analytic expressions for gradients of the cost function with respect to each PDE parameter.


翻译:本文提出了一种基于伴随的方法,用于从数据中发现潜在的控制偏微分方程(PDE)。其核心思想是考虑一般形式的参数化PDE,并构建优化问题以最小化PDE解与数据之间的误差。通过变分法,我们推导出拉格朗日乘子(伴随方程)的演化方程,从而能够直接计算目标函数关于PDE参数相对于数据的梯度。特别地,针对一族参数化非线性PDE,我们展示了如何推导相应的伴随方程。研究表明,对于平滑数据集,所提出的伴随方法能够以机器精度恢复真实PDE。然而,当存在噪声时,该伴随方法的精度与著名的非线性动力学PDE函数识别方法(即PDE-FIND,Rudy等人,2017年)相当。尽管所提出的伴随方法依赖前向/后向求解器,但由于目标函数关于每个PDE参数的梯度具有解析表达式,该方法在处理大规模数据集时优于PDE-FIND。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
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
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
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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
探秘Palantir:驱动美情报的科技巨头
专知会员服务
0+阅读 · 18分钟前
《美国海军军事海运司令部 2026年手册》
专知会员服务
0+阅读 · 27分钟前
《人工智能使能系统可靠性框架》
专知会员服务
1+阅读 · 今天2:28
2026“人工智能+”行业发展蓝皮书(附下载)
专知会员服务
10+阅读 · 4月26日
《强化学习数学基础》
专知会员服务
7+阅读 · 4月26日
“Maven计划”的发展演变之“Maven智能系统”应用
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7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
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
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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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