Apr, 2023

利用赝哈密顿神经网络学习偏微分方程

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TL;DR本文将伪哈密顿神经网络方法扩展到偏微分方程，生成包含三个神经网络的模型，分别模拟代表守恒、耗散和外力的项，并包括可学习的离散卷积算子，数值结果表明 PHNN 的卓越性能。此外，由于 PHNN 模型由三个有不同物理解释的部分组成，反演时可以分别研究每个部分，具有良好的泛化能力。
pseudo-hamiltonian neural networkspartial differential equationsconservationdissipationexternal forces
发现论文，激发创造
  • 利用 Port-Hamiltonian 神经网络进行动态系统模型的组合学习

    介绍了通过组合神经网络来学习交互子系统的复合模型的方法及理论依据，并使用 PHNN 来表示系统及其各个子系统，通过物理信息互连结构组合 PHNN 以预测复合系统的动力学行为。

    Dec, 2022

  • 基于量子启发式张量神经网络求解偏微分方程

    本文介绍了如何通过 Tensor Neural Networks 来解决 Partial Differential Equations 的问题，实现了与 Deep Neural Network 同样精度的情况下更小的参数及更快的训练速度，并以 Black-Scholes-Barenblatt equation 模型为例进行了测试验证。

    Aug, 2022

  • PMNN：基于物理模型的神经网络求解时间分数阶微分方程

    本文提出一种创新的物理模型驱动神经网络（PMNN）方法，用于求解分数阶微分方程。该方法通过将深度神经网络与分数导数的插值逼近技术相结合，建立了一个时间迭代框架，并通过训练神经网络学习这个迭代框架，从而获得微分方程的近似解。通过数值实验验证了 PMNN 方法的效率和准确性。

    Oct, 2023

  • 端口 - 哈密顿神经网络用于学习显式时变动力系统

    本文提出了一种基于端口哈密顿形式的神经网络模型用于学习非自主系统中的动态学，能够高效地恢复非线性物理系统的动力学，时间依赖力和耗散系数，并能够学习和预测混沌系统，如 Duffing 方程。

    Jul, 2021

  • 演化深度神经网络

    本文引入了一种演化深度神经网络模型，用于求解偏微分方程，通过在参数空间内更新神经网络权重来预测状态空间轨迹，边界条件嵌入神经网络中，对多个方程模型进行了理论和实验模拟，验证了模型精确和实用性。

    Mar, 2021

  • 使用具有输出误差噪声模型的哈密顿神经网络进行基于物理的学习

    本文提出了一种基于输出误差 Hamiltonian Neural Network (OE-HNN) 建模方法，以解决带有输入和嘈杂状态测量的实物系统建模的问题，并扩展了 HNNs 的广义 Hamiltonian 理论，演示了此方法相对于传统的 HNNs 在建模性能方面的卓越优势。

    May, 2023

  • 神经算子与能量理论结合：哈密顿和耗散偏微分方程的算子学习

    该论文提出了能量一致性神经算子（ENO），这是一种学习偏微分方程的解算子的通用框架，其遵循观测到的解轨迹满足能量守恒或耗散定律。该框架使用受物理能量理论启发的新型惩罚函数进行训练，能够通过另一个深度神经网络对能量泛函进行建模，确保基于深度神经网络的解算子的输出具有能量一致性，无需显式的偏微分方程。在多个物理系统上的实验证明，ENO 在从数据中预测解方面优于现有的深度神经网络模型，特别是在超分辨率设置中。

    Feb, 2024

  • 用神经网络学习哈密顿系统的轨迹

    本文提出了一种使用提高了的积分方案的 Hamilton 神经网络，结合使用深度隐藏的物理模型来对保守系统进行数值模拟的方法，可以成功处理低采样率、嘈杂和不准确观测值。

    Apr, 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

  • 机器学习在动态系统建模与分析中的应用

    使用物理上知悉的神经网络方法来分析含有一种运动第一积分的非线性哈密顿系统，并提出了一种结构，将现有的哈密顿神经网络结构与 Adaptable Symplectic 循环神经网络相结合，可以在整个参数空间内预测动力学，保留哈密顿方程以及相空间的辛结构。同时，利用神经网络的高维非线性能力，结合 Long Short Term Memory 网络进行判断嵌入定理的实现，构造系统的延迟嵌入，并将拓扑不变吸引子映射到真实形式。该方法对于单参数势能有效，并且即使在较长时间内也能提供准确的预测结果。

    Jul, 2023