A least-squares neural network (LSNN) method was introduced for solving scalar linear and nonlinear hyperbolic conservation laws (HCLs) in [7, 6]. This method is based on an equivalent least-squares (LS) formulation and uses ReLU neural network as approximating functions, making it ideal for approximating discontinuous functions with unknown interface location. In the design of the LSNN method for HCLs, the numerical approximation of differential operators is a critical factor, and standard numerical or automatic differentiation along coordinate directions can often lead to a failed NN-based method. To overcome this challenge, this paper rewrites HCLs in their divergence form of space and time and introduces a new discrete divergence operator. As a result, the proposed LSNN method is free of penalization of artificial viscosity. Theoretically, the accuracy of the discrete divergence operator is estimated even for discontinuous solutions. Numerically, the LSNN method with the new discrete divergence operator was tested for several benchmark problems with both convex and non-convex fluxes, and was able to compute the correct physical solution for problems with rarefaction, shock or compound waves. The method is capable of capturing the shock of the underlying problem without oscillation or smearing, even without any penalization of the entropy condition, total variation, and/or artificial viscosity.


翻译:文献[7, 6]提出了一种最小二乘神经网络(LSNN)方法,用于求解标量线性和非线性双曲守恒律(HCLs)。该方法基于等效的最小二乘(LS)形式,并采用ReLU神经网络作为逼近函数,特别适用于逼近间断位置未知的不连续函数。在针对HCLs设计LSNN方法时,微分算子的数值逼近是关键因素,而沿坐标方向的标准数值微分或自动微分常导致基于NN的方法失效。为克服这一挑战,本文将HCLs重写为时空散度形式,并引入一种新的离散散度算子。由此,所提出的LSNN方法无需人工粘性惩罚项。理论上,即使对于间断解,离散散度算子的精度也可估。数值实验中,采用新离散散度算子的LSNN方法在多个涉及凸通量与非凸通量的基准问题上进行了测试,能够正确计算包含稀疏波、激波或复合波等情形下的物理解。该方法可准确捕捉激波而无振荡或抹平现象,甚至无需添加熵条件、总变差或人工粘性的惩罚项。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10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
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员