Physics-informed neural networks (PINNs) have emerged as a powerful deep learning approach for solving partial differential equations (PDEs) in the physical sciences, yet their behavior remains largely opaque and is typically understood through failure mode analyses rather than explicit interpretability. To address this issue, we introduce PINNfluence, a training data attribution framework for interpreting PINNs based on influence functions. By extending influence functions to composite physics-informed training objectives, we enable fine-grained attribution between predictions, loss components, and training data points. Through benchmark experiments across various PDEs, we demonstrate that influence patterns provide granular diagnostics that distinguish structural characteristics across well-trained and poorly-trained PINNs. PINNfluence thus opens a new avenue for understanding and improving the reliability of PINNs through the lens of their data.


翻译:物理信息神经网络(PINNs)已成为物理科学中求解偏微分方程(PDEs)的强大深度学习方法,但其行为在很大程度上仍不透明,通常通过失败模式分析而非显式可解释性来理解。针对这一问题,我们提出了PINNfluence,一种基于影响函数对物理信息神经网络进行训练数据归因的解释框架。通过将影响函数扩展到复合型物理信息训练目标,我们实现了预测、损失分量与训练数据点之间的细粒度归因。通过对多种PDEs的基准实验,我们证明影响模式能够提供区分训练良好与训练不佳PINNs结构特征的精细化诊断。因此,PINNfluence通过数据视角为理解和提升物理信息神经网络的可靠性开辟了新途径。

0
下载
关闭预览

相关内容

从PINNs到PIKANs:物理信息机器学习的最新进展
专知会员服务
43+阅读 · 2024年10月27日
【ETHZ博士论文】深度学习在科学计算中的应用,181页pdf
专知会员服务
57+阅读 · 2023年12月15日
图神经网络可解释性,附45页ppt,Simone Scardapane讲授
专知会员服务
84+阅读 · 2022年7月16日
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
156+阅读 · 2020年5月26日
内嵌物理知识神经网络(PINN)是个坑吗?
PaperWeekly
20+阅读 · 2022年2月14日
【GNN】MPNN:消息传递神经网络
深度学习自然语言处理
17+阅读 · 2020年4月11日
【GNN】深度学习之上,图神经网络(GNN )崛起
产业智能官
16+阅读 · 2019年8月15日
<好书推荐> -《Pro Deep Learning with TensorFlow》分享
深度学习与NLP
12+阅读 · 2018年9月13日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
10+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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 · 2014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
Arxiv
0+阅读 · 5月5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
7+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
8+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
6+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
从PINNs到PIKANs:物理信息机器学习的最新进展
专知会员服务
43+阅读 · 2024年10月27日
【ETHZ博士论文】深度学习在科学计算中的应用,181页pdf
专知会员服务
57+阅读 · 2023年12月15日
图神经网络可解释性,附45页ppt,Simone Scardapane讲授
专知会员服务
84+阅读 · 2022年7月16日
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
156+阅读 · 2020年5月26日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
10+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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 · 2014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