We present a physics-informed, data-free neural solver for partial differential equations, built on a graph neural network architecture that utilises message passing. By relying on the weak form of the problem, we use gradients of finite-element shape functions (which are therefore polynomials) rather than automatic differentiation operators to compute the residuals of the equation from the displacements predicted by the network itself. Our approach generalises to previously unseen load cases and geometries, achieving easily convergence errors in the residuals of less than 1% and being capable of scaling up to models of considerable size and arbitrary geometries. To ensure compliance with the laws of physics and provide guarantees regarding the inference, it is possible to use the residual itself as an error indicator for the inference, and thus perform a refinement at the testing stage if the residual tolerance set in advance by the user is not met. Examples are provided to demonstrate the performance of the proposed method. This results in a method that avoids the costly process of obtaining, curating and storing high-fidelity synthetic data for training the neural network. Whilst this is not unique to our method, it is the first time it has been combined with a geometric machine learning technique capable of providing the necessary geometric bias to overcome the well-known difficulties of physics-informed neural networks.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
WWW24 | 从数据中心化的角度校准图神经网络
专知会员服务
14+阅读 · 2024年9月14日
[WWW2021]图结构估计神经网络
专知会员服务
43+阅读 · 2021年3月29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
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Github 项目推荐 | 用 Pytorch 实现的 Capsule Network
AI研习社
22+阅读 · 2018年3月7日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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
3+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
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 · 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
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
VIP会员
最新内容
《面向国防领域的大语言模型基准测试与适配》
专知会员服务
16+阅读 · 10月28日
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
17+阅读 · 10月24日
相关VIP内容
WWW24 | 从数据中心化的角度校准图神经网络
专知会员服务
14+阅读 · 2024年9月14日
[WWW2021]图结构估计神经网络
专知会员服务
43+阅读 · 2021年3月29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
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Github 项目推荐 | 用 Pytorch 实现的 Capsule Network
AI研习社
22+阅读 · 2018年3月7日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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
3+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
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 · 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