Training Physics-Informed Neural Networks (PINNs) requires jointly optimizing physics residual and initial/boundary condition loss terms, which often induce conflicting gradients. Gradient surgery methods mitigate this issue by constructing directions from loss-specific gradients to reduce conflict before optimizer transformation. However, even when the constructed direction is conflict-free, this property may not be preserved after optimizer transformation. Let $a_t$ denote the direction constructed by gradient surgery, $u_t$ the optimizer proposal, and $\mathcal{C}_t$ the conflict-free cone induced by the loss-specific gradients. We show that modern optimizers can transform $a_t$ through mechanisms such as historical state, adaptive scaling, preconditioning, or decoupled weight decay, so $a_t \in \mathcal{C}_t$ does not generally imply $u_t \in \mathcal{C}_t$. We refer to this optimizer-induced discrepancy in conflict-freeness between $a_t$ and $u_t$ as Gradient-Update Mismatch (GUM). Accordingly, we propose Gradient-Update Alignment (GUA), which projects $u_t$ onto $\mathcal{C}_t$ to obtain the aligned update $p_t$ and applies $p_t$ to the parameters. When the optimizer maintains internal state, GUA further adjusts this state toward targets reconstructed from the applied update. We conduct extensive experiments and find that GUM is widespread across momentum, adaptive, and curvature-based optimizers, with conflict rates reaching up to 86.3%. Across all PINN settings, GUA achieves conflict-free applied updates and consistently improves various gradient surgery methods, reducing the relative $L_2$ error by up to 98.2% in individual settings. Data and code are available at https://github.com/JingXiao10/GUA.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS22系列】几何视角下 GNN 的拓扑知识表示与迁移
专知会员服务
20+阅读 · 2022年12月7日
WWW2022 | 迷途知返:分布迁移下的图神经网络自训练方法
专知会员服务
17+阅读 · 2022年2月19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
下载 | 512页教程《神经网络与深度学习》,2018最新著作
机器学习算法与Python学习
51+阅读 · 2019年1月6日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
10+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+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
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
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
8+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
14+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
10+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
相关VIP内容
【NeurIPS22系列】几何视角下 GNN 的拓扑知识表示与迁移
专知会员服务
20+阅读 · 2022年12月7日
WWW2022 | 迷途知返:分布迁移下的图神经网络自训练方法
专知会员服务
17+阅读 · 2022年2月19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
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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
10+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员