Neural networks (NNs) have gained significant attention across various engineering disciplines, particularly in design optimization, where they are used to build surrogate models for high-dimensional regression problems. Despite their power as global approximators, NNs often fail to accurately capture local nonlinearities without relying on a large number of training parameters. To address these limitations, in this paper we propose domain decomposition methods (DDM), which divide the input feature space into multiple local subdomains, each modeled by a simpler NN, trained in parallel. To recover the accuracy of a global approximation, interface constraints are introduced in the local loss functions to enforce continuity between subdomains. The interface constraints are enforced with two different approaches, by utilizing Lagrange multiplier or augmented Lagrange multiplier methods. Both approaches are validated using synthetic data from 2D and 3D linear compression problems, numerically solved using the finite element method. The study investigates computational time and accuracy across varying numbers of subdomains to identify optimal partitioning strategies. Compared to unconstrained approximations, both methods significantly improve continuity across subdomain interfaces. Also, the use of DDMs improves approximation accuracy in nonlinear regions when compared to standard global NN training. The augmented Lagrange method outperforms the standard Lagrange formulation by converging faster due to lower convergence requirements, albeit with a slightly lower accuracy. Its scalability makes it the preferred choice for large-scale problems, as the faster convergence outweighs the minor loss in accuracy. Overall, these results highlight the augmented Lagrange method as a promising DDM approach for training efficient and scalable NN surrogate models.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
《Advances in Graph Neural Networks》第1~2章读书笔记
专知会员服务
42+阅读 · 2022年11月18日
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
【GNN】图神经网络入门之GRN图循环网络
深度学习自然语言处理
17+阅读 · 2020年5月9日
【NeurIPS 2019】7篇自动化神经网络搜索(NAS)论文简读
中国人工智能学会
15+阅读 · 2019年9月13日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Graph Neural Network(GNN)最全资源整理分享
深度学习与NLP
339+阅读 · 2019年7月9日
CCCF专栏 | 面向领域定制的神经网络结构设计
中国计算机学会
10+阅读 · 2018年12月17日
网络表示学习领域(NRL/NE)必读论文汇总
AI科技评论
16+阅读 · 2018年2月18日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
基于注意力机制的图卷积网络
科技创新与创业
74+阅读 · 2017年11月8日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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
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
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
Arxiv
0+阅读 · 3月24日
Arxiv
37+阅读 · 2021年2月10日
VIP会员
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
13+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
6+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关VIP内容
《Advances in Graph Neural Networks》第1~2章读书笔记
专知会员服务
42+阅读 · 2022年11月18日
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
相关资讯
【GNN】图神经网络入门之GRN图循环网络
深度学习自然语言处理
17+阅读 · 2020年5月9日
【NeurIPS 2019】7篇自动化神经网络搜索(NAS)论文简读
中国人工智能学会
15+阅读 · 2019年9月13日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Graph Neural Network(GNN)最全资源整理分享
深度学习与NLP
339+阅读 · 2019年7月9日
CCCF专栏 | 面向领域定制的神经网络结构设计
中国计算机学会
10+阅读 · 2018年12月17日
网络表示学习领域(NRL/NE)必读论文汇总
AI科技评论
16+阅读 · 2018年2月18日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
基于注意力机制的图卷积网络
科技创新与创业
74+阅读 · 2017年11月8日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员