There has been enormous progress in the last few years in designing neural networks that respect the fundamental symmetries and coordinate freedoms of physical law. Some of these frameworks make use of irreducible representations, some make use of high-order tensor objects, and some apply symmetry-enforcing constraints. Different physical laws obey different combinations of fundamental symmetries, but a large fraction (possibly all) of classical physics is equivariant to translation, rotation, reflection (parity), boost (relativity), and permutations. Here we show that it is simple to parameterize universally approximating polynomial functions that are equivariant under these symmetries, or under the Euclidean, Lorentz, and Poincar\'e groups, at any dimensionality $d$. The key observation is that nonlinear O($d$)-equivariant (and related-group-equivariant) functions can be universally expressed in terms of a lightweight collection of scalars -- scalar products and scalar contractions of the scalar, vector, and tensor inputs. We complement our theory with numerical examples that show that the scalar-based method is simple, efficient, and scalable.


翻译:近年来,在设计尊重物理定律基本对称性和坐标自由度的神经网络方面取得了巨大进展。一些框架利用不可约表示,一些使用高阶张量对象,还有一些应用对称性约束。不同的物理定律遵循不同的基本对称性组合,但经典物理的绝大部分(可能全部)对于平移、旋转、反射(宇称)、加速(相对性)和置换是等变的。在此,我们展示了一种简单的方法,可以参数化在任意维度$d$下对于这些对称性,或在欧几里得群、洛伦兹群和庞加莱群下普适逼近的多项式函数。关键发现是,非线性O($d$)等变(及相关群等变)函数可以通过一组轻量级标量——标量、矢量和张量输入的标量积和标量缩并——来普适地表达。我们用数值示例补充了理论,表明基于标量的方法简单、高效且可扩展。

0
下载
关闭预览

相关内容

【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
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
[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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
1+阅读 · 2012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
1+阅读 · 2012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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
15+阅读 · 2020年12月17日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
A Comprehensive Survey on Transfer Learning
Arxiv
121+阅读 · 2019年11月7日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6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”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+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
10+阅读 · 6月15日
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关论文
Arxiv
15+阅读 · 2020年12月17日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
A Comprehensive Survey on Transfer Learning
Arxiv
121+阅读 · 2019年11月7日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
相关基金
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
1+阅读 · 2012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
1+阅读 · 2012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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员