Many applications in computational physics involve approximating problems with microstructure, characterized by multiple spatial scales in their data. However, these numerical solutions are often computationally expensive due to the need to capture fine details at small scales. As a result, simulating such phenomena becomes unaffordable for many-query applications, such as parametrized systems with multiple scale-dependent features. Traditional projection-based reduced order models (ROMs) fail to resolve these issues, even for second-order elliptic PDEs commonly found in engineering applications. To address this, we propose an alternative nonintrusive strategy to build a ROM, that combines classical proper orthogonal decomposition (POD) with a suitable neural network (NN) model to account for the small scales. Specifically, we employ sparse mesh-informed neural networks (MINNs), which handle both spatial dependencies in the solutions and model parameters simultaneously. We evaluate the performance of this strategy on benchmark problems and then apply it to approximate a real-life problem involving the impact of microcirculation in transport phenomena through the tissue microenvironment.


翻译:计算物理学中的许多应用涉及近似具有微结构的问题,这类问题的数据通常包含多个空间尺度。然而,由于需要捕捉小尺度上的精细细节,这些数值解的计算成本往往很高。因此,对于多查询应用(如具有多尺度依赖特征的参数化系统)而言,模拟此类现象变得难以承受。传统的基于投影的降阶模型甚至无法解决工程应用中常见的二阶椭圆型偏微分方程问题。为此,我们提出了一种替代性的非侵入式策略来构建降阶模型,该策略将经典本征正交分解与合适的神经网络模型相结合,以考虑小尺度效应。具体而言,我们采用稀疏网格信息神经网络,该网络能够同时处理解的空间依赖性和模型参数。我们在基准问题上评估了该策略的性能,并将其应用于近似一个实际问题——微循环对组织微环境中传输现象的影响。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
【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
【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
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15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
6+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
47+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
1+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
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
5+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 · 2023年10月27日
VIP会员
最新内容
《基于强化学习的自动化红队测试》
专知会员服务
3+阅读 · 7月23日
伊朗不对称防空战略的演进
专知会员服务
4+阅读 · 7月23日
对抗环境下超视距目标打击的情报支援
专知会员服务
10+阅读 · 7月22日
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
15+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
7+阅读 · 7月20日
相关资讯
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15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
6+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
47+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
1+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
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
5+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