We present a subspace method based on neural networks (SNN) for solving the partial differential equation with high accuracy. The basic idea of our method is to use some functions based on neural networks as base functions to span a subspace, then find an approximate solution in this subspace. We design two special algorithms in the strong form of partial differential equation. One algorithm enforces the equation and initial boundary conditions to hold on some collocation points, and another algorithm enforces $L^2$-norm of the residual of the equation and initial boundary conditions to be $0$. Our method can achieve high accuracy with low cost of training. Moreover, our method is free of parameters that need to be artificially adjusted. Numerical examples show that the cost of training these base functions of subspace is low, and only one hundred to two thousand epochs are needed for most tests. The error of our method can even fall below the level of $10^{-10}$ for some tests. The performance of our method significantly surpasses the performance of PINN and DGM in terms of the accuracy and computational cost.


翻译:我们提出一种基于神经网络的子空间方法(SNN),用于高精度求解偏微分方程。该方法的基本思想是利用基于神经网络的函数作为基函数张成子空间,然后在该子空间中寻找近似解。我们设计了两种基于偏微分方程强形式的特殊算法。一种算法强制方程及初始边界条件在某些配点上成立,另一种算法强制方程残差及初始边界条件的$L^2$范数为$0$。我们的方法能够以较低的训练成本实现高精度。此外,该方法无需人为调整任何参数。数值实验表明,训练这些子空间基函数的成本很低,大多数测试仅需100至2000个训练周期。在某些测试中,我们的方法误差甚至可降至$10^{-10}$量级。在精度和计算成本方面,本方法的性能显著优于PINN和DGM。

0
下载
关闭预览

相关内容

牛津大学最新《计算代数拓扑》笔记书,107页pdf
专知会员服务
44+阅读 · 2022年2月17日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
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
【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
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12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
0+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月15日
VIP会员
最新内容
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
《决策模型比较研究》
专知会员服务
8+阅读 · 7月25日
《美军水下战与海床战概述及本地实施》
专知会员服务
5+阅读 · 7月25日
面向未来冲突推进陆军情报体制改革
专知会员服务
4+阅读 · 7月25日
乌克兰纵深打击如何重塑俄罗斯的战略选择
专知会员服务
3+阅读 · 7月24日
俄乌战争中关于中程打击无人机部署的经验启示
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
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
0+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31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
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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员