We show that Universal Approximation (UA) of nonlinear operators and their derivatives via Operator Learning (OL) architectures fails in ${C^k_F}$ (Fréchet) compact-open topologies and in Fréchet--Sobolev norms (i.e. under operator norms). We solve this obstruction by restoring UA in natural weaker topologies: $C^k_B$ (Bastiani) compact-open topologies and (novel) weighted Bastiani--Sobolev spaces for general finite input measures. In full Banach-space generality, these are the first complete generalizations of the corresponding influential classical results in [Hornik, 1991] to infinite-dimensional spaces and OL. Based on our UATs, we formulate Bastiani--Sobolev training in DIOL. These results launch Derivative-Informed Operator Learning (DIOL) (i.e. learning nonlinear operators and their derivatives) on general Banach spaces. We parameterize nonlinear operators via Encoder-Decoder Architectures, classical OL architectures available in general Banach spaces; these include DeepONets, Deep-H-ONets, and PCA-Nets, which our UATs cover. A key mathematical result is that our new weighted Bastiani--Sobolev spaces generalize classical Gaussian (Malliavin) Sobolev spaces on Banach spaces. Open frontiers where DIOL and our UATs find applications are: high-order accuracy in OL; fast constrained optimization in Banach spaces (e.g. optimal control of PDEs, inverse problems) via Learn-Then-Optimize; numerical methods for infinite-dimensional PDEs (e.g. HJB PDEs on Banach spaces from infinite-dimensional optimal control via Optimize-Then-Learn, such as optimal control of PDEs, SPDEs, path-dependent systems, partially observed systems, mean-field control).


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