Physics-Informed Neural Networks (PINNs) provide a meshless approach for solving partial differential equations (PDEs), but suffer severe degradation in stiff and shock-dominated problems, where small PDE residuals can correspond to globally inaccurate solutions. We show these failures are multi-causal, arising from the concurrent interplay of (i) spectral bias against sharp features, (ii) imbalanced multi-term optimization and loss-weight collapse, (iii) violation of temporal causality, and (iv) under-resolved collocation. We present SPARC-Net, a unified architecture and training framework that jointly addresses all four pathologies. SPARC-Net leverages an adaptive multi-scale spectral encoder with a learnable spectral gate, a gated residual backbone, adaptive activations, and a hard-constraint output ansatz that exactly enforces initial and boundary conditions, structurally eliminating loss-weight collapse. Training employs stabilized gradient-norm loss balancing, floored causality-respecting residual weighting, and residual-based adaptive collocation (RAD). Validated against exact analytic and high-order spectral reference solutions across four canonical benchmarks -- viscous Burgers', Allen-Cahn, convection (beta=30), and reaction -- SPARC-Net yields substantial improvements over vanilla PINNs: relative L2 error drops from 1.47e-1 to 1.14e-1 on Burgers' (22% reduction), 9.93e-1 to 5.78e-2 on Allen-Cahn (94% reduction), and 9.82e-1 to 3.54e-3 on reaction (100% reduction). A characteristic-coordinate encoder for hyperbolic transport further reduces convection error from 5.14e-1 to 9.88e-5 (100% reduction). We report five-seed mean +/- standard deviation errors, Wilcoxon significance tests, full ablation studies, hyperparameter sensitivities, an extension to the 2D heat equation, and comparisons against parameter-matched baselines.


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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/
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