Sep, 2022

使用隐式神经表示预测连续偏微分方程动态

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TL;DR提出了一种新的数据驱动方法 DINo 来模拟 PDE 流场，通过 Implicit Neural Representations 在小的潜空间中独立嵌入空间观测数据，在由学习 ODE 驱动的时间中灵活处理时间和空间。DINo 可以在任意时间和空间位置外推，并且可以从稀疏的不规则网格或流形中学习，在测试时，可以推广到新的网格或分辨率。该方法在代表性 PDE 系统上的各种极具挑战的泛化场景中优于替代的神经 PDE 预测模型。
data-drivenpde forecasting methodsspatiotemporal locationsdinoimplicit neural representations
发现论文，激发创造
  • 从部分观测状态学习时空连续神经偏微分方程

    我们介绍了一种新颖的网格无关模型，用于从具有噪声和部分观测的不规则时空网格中学习偏微分方程。我们提出了一种空时连续潜在神经偏微分方程模型，具有高效的概率框架和新颖的编码器设计，以提高数据效率和网格独立性。潜在状态动态由一个将格点法和线法结合的偏微分方程模型来控制。我们采用分摊变分推断进行近似后验估计，并利用多射击技术来提高训练速度和稳定性。我们的模型在复杂的合成和真实世界数据集上展示了最先进的性能，克服了以前方法的局限，有效处理部分观测数据。该模型优于最近的方法，显示了推进数据驱动的偏微分方程建模的潜力，并能够对复杂的部分观测动态过程进行稳健、网格无关的建模。

    Jul, 2023

  • 时空连续的偏微分方程预测使用等变神经场

    通过保留潜空间中的几何信息，我们提出了一个基于连续空间时间的条件神经场求解框架，以尊重已知偏微分方程的对称性，并显示出模型在一些具有挑战性的几何结构中超越基线，并在空间和时间上适用于未见过的位置和几何变换的初始条件。

    Jun, 2024

  • 通过隐式神经表示减小参数化偏微分方程的模型

    提出了一种新的数据驱动的降阶建模方法来高效求解参数化的偏微分方程问题，并利用隐式神经表示来对物理信号进行连续建模，而与空间 / 时间离散化无关。

    Nov, 2023

  • 使用有限元网络从稀疏观测中学习物理系统动态

    本文提出了一种用于任意分布的点的时空预测的新方法，该模型可以利用偏微分方程来推导数据动态的连续时间模型，通过有限元方法，在空间域的网格化中估计未知动态对每个单元格的瞬时影响，我们的模型可以通过假设方程的形式来将先前知识纳入其中，并从对流方程导出一个运输变体，该模型对比基准模型，表现了更好的海面温度和气体流量预测的转移性能。此外，我们的模型具有独特的可解释性。

    Mar, 2022

  • NeuPDE: 基于神经网络的常微分方程和偏微分方程模型，用于建模时变数据

    使用神经网络和偏微分方程提取动态数据中的模型，参数化模型来结合空时样本相关性，在 MNIST 和 Fashion MNIST 上与其他深度神经网络进行了比较，证明本方法能够降低参数成本。

    Aug, 2019

  • 具有物理知识的 DeepONets 用于参数演化方程的长时间积分

    本文提出了一种用于无配对输入输出观测的深度神经网络参数化的无穷维算子的学习框架，以实现对于参数 ODE/PDE 系统的精确长时间模拟，该方法虽然比传统数值解算法计算成本低，但可靠性更高且能够全局评估。

    Jun, 2021

  • TaylorPDENet：从非网格数据学习偏微分方程

    本文提出了一种名为 TaylorPDENet 的机器学习算法，能够同时准确预测复杂动态系统的演化并明确重构描述该系统的微分方程，该方法使用在观测点处的多维泰勒展开来估计空间导数以进行预测，并表明其可以处理非结构化的数据。

    Jun, 2023

  • 噪声感知的物理信息机器学习用于鲁棒的 PDE 发现

    本研究提出了一种基于噪声感知的物理信息机器学习框架以及基于离散傅里叶变换的去噪物理信息神经网络，用于通过数据发现物理系统的偏微分方程， 并在五个标准偏微分方程上进行实验证明了该方法的鲁棒性和可解释性。

    Jun, 2022

  • 面向物理信息的神经算子用于偏微分方程学习

    本文提出物理信息神经操作器（PINO），该方法使用现有的数据和物理约束条件来学习参数化偏微分方程（PDE）族的解算器，通过结合数据和 PDE 约束条件，PINO 成功地实现了高分辨率实例的准确性和泛化能力。

    Nov, 2021

  • 用神经离散学习和专家级别模型对时空动力系统建模

    本文提出了一种基于数据驱动的普适专家模块，即光流估计组件，用于捕捉广泛的实际物理过程的演化规律；通过精细的物理流程设计和神经离散学习，增强了局部洞察力并获得潜在空间中的重要特征。实验结果表明，与现有的基线方法相比，所提出的框架取得了显著的性能提升。

    Feb, 2024