Deep neural operators learn mappings between input functions and complete PDE solution fields, enabling forward evaluations of new problem instances orders of magnitude faster than conventional numerical solvers. Attention mechanisms have recently been introduced into neural operators, but most studies change several architectural components at once, making it difficult to identify what actually improves accuracy. This work presents a controlled and systematic study of five deep operator network (DeepONet) variants with distinct attention mechanisms, trained under both data-driven and physics-informed regimes, to isolate the effects of cross-attention, self-attention, tokenization, and attention depth. We evaluate them on a source-driven transient one-dimensional nonlinear diffusion-reaction equation, a transient one-dimensional viscous Burgers equation with variable initial conditions, and a two-dimensional Poisson heat-conduction problem with heterogeneous source fields. Per-sensor tokenization with cross-attention reduces the mean relative L_2 error of the classical DeepONet in all benchmark-training combinations by factors of 2.4-28.0, while the best attention configurations reach 3.5-32.3. Branch self-attention paired only with dot-product fusion is inconsistent, degrading the one-dimensional problems while helping the more complex two-dimensional source field; added on top of cross-attention it improves all six cases, though by less than cross-attention fusion alone. Global pre-mixing provides no consistent benefit. Increasing cross-attention depth further improves accuracy, but with diminishing returns and a substantially higher cost under physics-informed training. Overall, query-dependent cross-attention is the most reliable mechanism, whereas branch self-attention is most useful for large, spatially complex functional inputs.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【DeepMind】强化学习教程,83页ppt
专知会员服务
160+阅读 · 2020年8月7日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
GAN新书《生成式深度学习》,Generative Deep Learning,379页pdf
专知会员服务
210+阅读 · 2019年9月30日
【学界】DeepMind论文:深度压缩感知,新框架提升GAN性能
GAN生成式对抗网络
14+阅读 · 2019年5月23日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18日
<好书推荐> -《Pro Deep Learning with TensorFlow》分享
深度学习与NLP
12+阅读 · 2018年9月13日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
【深度强化学习】深度强化学习揭秘
产业智能官
21+阅读 · 2017年11月13日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2017年12月31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
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
2+阅读 · 2015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
5+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
17+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 10月13日
VIP会员
相关主题
最新内容
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
2+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
9+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
9+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
9+阅读 · 10月12日
相关基金
国家自然科学基金
7+阅读 · 2017年12月31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
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
2+阅读 · 2015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
5+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
17+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员