Sep, 2023

物理信息化状态空间神经网络应用于传输现象

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TL;DR这项工作介绍了物理信息化状态空间神经网络模型（PSMs），它是实现自主系统中的实时优化、灵活性和容错性的一种新颖解决方案，特别适用于化学、生物医学和电力等以传输为主的系统。通过两个硅橡胶实验 —— 加热通道和制冷系统环路，我们证明了 PSMs 比纯数据驱动模型提供了更准确的方法。除了准确性，PSMs 还具有几个引人注目的用途：通过顺序更新的状态空间表示创建非线性监控控制器以及使用来自 PDE 的残差提出诊断算法。我们进一步提出 PSMs 可以作为数字孪生的基础，不断更新的物理系统的数字表示。
发现论文，激发创造
  • 基于物理信息的 RNN-DCT 网络用于时间依赖偏微分方程

    本文提出了一种新颖的基于物理信息的神经网络框架，用于解决时间依赖偏微分方程，利用离散余弦变换对空间频率进行编码，再利用循环神经网络处理时间演化，从而实现对问题的时空动态的潜在表达，提高了物理相关模型的效率和灵活性，并在 Navier-Stokes 方程的 Taylor-Green 涡旋解上实现了最先进的性能。

    Feb, 2022

  • 基于物理信息的神经网络加速电力系统状态估计

    通过物理信息神经网络（PINNs）整合物理规律的先验知识，本研究提出了一种新颖的方法用于加速电力系统状态估计，以监测电力系统的运行情况。该方法在保持高准确性的同时，显著降低了状态估计的计算复杂性，实验证明其准确度提高了 11％，结果的标准偏差降低了 75％，收敛速度提高了 30％。

    Oct, 2023

  • 无采样概率深度状态空间模型

    提出了一种基于神经网络的确定性推理算法，用于训练和测试具有未知参数形式的概率深度状态空间模型，实验结果表明该方法在预测性能和计算预算方面具有卓越的平衡性。

    Sep, 2023

  • 基于深度神经网络的电力系统实时状态估计与预测

    该论文提出了一种基于深度神经网络的实时电力系统监控、状态估计和预测方法，该方法在 IEEE 118 总线基准系统上的实验表明，相较于现有的 PSSE 求解器，该方法的性能提高了接近一个数量级。

    Nov, 2018

  • 运用物理知识和有限数据的基于物理信息的神经网络在动态过程操作中的应用

    化学工程中，使用物理信息的神经网络模型可以有效地进行过程建模，尤其对于缺乏实验数据和部分未知机理描述的情况下，其推断未测状态的准确性较高且泛化能力强，可作为一种有前景的研究方向进行深入探究。

    Jun, 2024

  • 面向实际物理系统编码动力学的基于物理信息的神经网络

    本文通过研究物理信息驱动的神经网络（PINNs）来编码控制方程，并评估其在两个不同系统的实验数据上的表现。我们发现，在简单的非线性摆系统中，PINNs 在理想数据情况下胜过了等效的无信息神经网络（NNs），在 10 个线性间隔和 10 个均匀分布的随机训练点上的准确度分别提高了 18 倍和 6 倍。在使用来自实验的真实数据进行类似测试的情况下，PINNs 相对于 NNs 的准确度提高了 9.3 倍和 9.1 倍，分别对应于 67 个线性间隔和均匀分布的随机点。此外，我们还研究了物理信息驱动模型在物理系统中的可行性，并选择 FPGA 作为部署计算的基板。鉴于此，我们使用了一台 PYNQ-Z1 FPGA 进行实验，并找出了与时间相干感知和空间数据对齐相关的问题。根据提出的系统架构和方法，我们讨论了从这项工作中获得的见解，并列出了未来工作计划。

    Jan, 2024

  • 基于物理信息的无网格深度组合算子网络

    参数化偏微分方程、神经算子、物理信息训练、不规则域形状和可变网格尺寸的研究

    Apr, 2024

  • 基于物理知识约束的神经网络用于动力系统建模

    利用物理学基础知识作为先验知识，通过将物理学基础知识注入到神经网络结构中，从轨迹数据中学习动力学模型，并在模型的训练过程中通过增广拉格朗日法强制实施物理学知识约束，实验证明该做法比不包括先验知识的基线方法在相同的训练数据集上能够将系统动力学预测准确率提升两个数量级。

    Sep, 2021

  • 物理启发的深度学习（第一部分）：非线性偏微分方程的数据驱动解决方案

    本文介绍物理学知情神经网络，它们被训练来解决监督式学习任务，同时遵守由概括非线性偏微分方程组的任何物理法则。

    Nov, 2017

  • 物理信息多 LSTM 网络用于非线性结构模型化

    本文介绍了一种基于物理知识的深度学习框架，其利用少量数据对非线性结构系统进行元建模，并成功演示了其对复杂结构的精确预测性能。

    Feb, 2020