Pretraining methods gain increasing attraction recently for solving PDEs with neural operators. It alleviates the data scarcity problem encountered by neural operator learning when solving single PDE via training on large-scale datasets consisting of various PDEs and utilizing shared patterns among different PDEs to improve the solution precision. In this work, we propose the Latent Neural Operator Pretraining (LNOP) framework based on the Latent Neural Operator (LNO) backbone. We achieve universal transformation through pretraining on hybrid time-dependent PDE dataset to extract representations of different physical systems and solve various time-dependent PDEs in the latent space through finetuning on single PDE dataset. Our proposed LNOP framework reduces the solution error by 31.7% on four problems and can be further improved to 57.1% after finetuning. On out-of-distribution dataset, our LNOP model achieves roughly 50% lower error and 3$\times$ data efficiency on average across different dataset sizes. These results show that our method is more competitive in terms of solution precision, transfer capability and data efficiency compared to non-pretrained neural operators.


翻译:近年来,预训练方法在利用神经算子求解偏微分方程领域日益受到关注。该方法通过在大规模包含多种偏微分方程的数据集上进行训练,缓解了神经算子学习在求解单一方程时面临的数据稀缺问题,并利用不同偏微分方程间的共享模式来提高求解精度。本文中,我们基于隐式神经算子主干网络,提出了隐式神经算子预训练框架。我们通过在混合时变偏微分方程数据集上进行预训练,实现了对各类物理系统的通用表征提取,进而通过在单一偏微分方程数据集上的微调,在隐式空间中求解多种时变偏微分方程。我们提出的LNOP框架在四个问题上将求解误差降低了31.7%,经过微调后误差可进一步降低57.1%。在分布外数据集上,我们的LNOP模型在不同数据规模下平均实现了约50%的误差降低和3倍的数据效率提升。这些结果表明,与非预训练的神经算子相比,我们的方法在求解精度、迁移能力和数据效率方面更具竞争力。

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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
2+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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
2+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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员