Neural operators provide fast surrogate models for time-dependent partial differential equations, but their standard autoregressive use usually assumes that the instantaneous field $u(t,\cdot)$ is a complete state. This assumption fails for delay equations, distributed-memory systems, and other non-Markovian dynamics: two trajectories may agree at time $t$ and nevertheless have different futures because their histories differ. We introduce the History-Space Fourier Neural Operator (HS-FNO), a neural operator for delay and memory-driven PDEs formulated on the lifted state $u_t(θ,x)=u(t+θ,x)$, $θ\in[-τ,0]$. The key computational step is to decompose one history-state update into a learned predictor for the newly exposed future slice and an exact shift-append transport for the portion of the history window already known from the previous state. This avoids learning deterministic history coordinates, reduces the learned output dimension, and enforces the natural discrete history update. We test HS-FNO on five benchmark families covering delayed reaction--diffusion, spatial epidemiology, nonlocal neural-field dynamics, delayed waves, and distributed-memory closures. Across ten random seeds, HS-FNO attains the lowest aggregate one-step, history-space, and rollout errors among the principal baselines. The largest gain occurs in autoregressive prediction, where aggregate rollout error decreases from $0.241$, $0.188$, and $0.185$ for current-state, lag-stack, and unconstrained history-to-history operators, respectively, to $0.094$. The same model uses fewer parameters than unconstrained history prediction. These results indicate that enforcing the discrete shift structure of history-state evolution is an effective inductive bias for non-Markovian PDE surrogate modeling.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《时空变化领域中的学习与决策》134页
专知会员服务
17+阅读 · 2025年5月10日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
【泡泡图灵智库】HSfM: 混合运动恢复结构(CVPR)
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2018年12月13日
H-Nets:让CNN的旋转等变性更加稳定
论智
12+阅读 · 2018年4月18日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
15+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
1+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
0+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
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:03
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:31
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+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
10+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
《时空变化领域中的学习与决策》134页
专知会员服务
17+阅读 · 2025年5月10日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
15+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
1+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
0+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员