Apr, 2024

极地冰上的物理感知机器学习：一项调查

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TL;DR南极冰盖和北极冰盖的大量流失导致海平面上升，海洋环流变化，从而导致沿海洪涝，并危及全球数千万人的家园和生计。为了解决冰川行为的复杂问题，文献中提出了物理模型和数据驱动模型。然而，传统的物理模型在产生高分辨率结果方面存在局限性；另一方面，数据驱动方法需要大量高质量且标记的数据，而这在极地地区很少见。因此，作为一种充分利用物理模型和数据驱动方法优势的有希望的框架，物理顺应机器学习（PIML）在近年来得到广泛研究。本文综述了现有的 PIML 算法，根据融合物理和数据驱动方法的方式提供了自己的分类，并分析了 PIML 在准确性和效率方面的优势。此外，我们的调研还讨论了一些当前的挑战和未来的机会，包括海冰研究中的 PIML、不同组合方法和骨干网络的 PIML 以及神经操作器方法。
polar ice sheetssea-level riseocean circulationphysics-informed machine learningdata-driven approaches
发现论文，激发创造
  • 物理学知识驱动的机器学习：问题、方法和应用综述

    本篇调查报告讲述了物理资讯机器学习在机器学习与数学物理模型的交叉领域中的应用和发展，它以物理机制为前提，在模型结构、优化器、推断算法和特定领域的应用（如逆向工程设计和机器人控制）等方面将不同的物理先验形式编码成模型，随着跨领域的研究，增强模型精度，提高效率，并对相关学科领域解决长期存在的问题提供可贵帮助。

    Nov, 2022

  • 物理信息机器学习在动态系统建模和控制中的应用

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    Jun, 2023

  • 复制研究：物理引导的机器学习增强水文模型

    该研究介绍了一种物理信息驱动的机器学习（PIML）模型，将概念性水文模型的过程理解与机器学习算法的预测效能相结合，在安纳达普尔亚分水汇中应用，表明该模型在预测月流量和实际蒸散发方面的性能优于独立的概念模型和机器学习算法，确保输出的物理一致性。

    Feb, 2024

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    机器学习在计算机视觉、自然语言处理和语音识别等各个领域中被证明是一种强大的工具，然而，结合深度学习和物理学原理的物理约束机器学习技术的应用在地下能源系统产业，特别是在石油和天然气行业中展现了巨大的潜力，能提供更准确可靠的资源管理和运营效率的预测。

    Aug, 2023

  • 基于物理信息的机器学习方法综述及其在状态监测和异常检测中的应用

    物理知识融入数据驱动学习的方法（PIML 技术）在条件监控领域有广泛应用，提高精确度和解释性，可用于增强维护策略、系统可靠性和工程系统整体运行效率。

    Jan, 2024

  • 物理资讯神经网络与图形网络的可扩展算法

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    May, 2022

  • 物理信息机器学习地球物理数据反演概述

    物理信息机器学习 (PIML) 逆问题算法主要包括 FWI 和神经网络，PIML 相较于传统方法具有避免局部最小值和局部训练优势，但对测试数据和训练数据相似性要求较高，可以通过预训练和微调策略来克服此限制。

    Oct, 2023

  • 物理感知机器学习改变机器学习和基于过程的水文学科范式

    准确的水文认识和水循环预测对于解决水资源管理中的科学和社会挑战至关重要，特别是在人为气候变化的动态影响下。我们介绍了物理感知机器学习作为一种改变性方法，旨在克服水文学和机器学习的观念障碍，并革命化这两个领域。通过综述物理感知机器学习方法，我们建立了一个结构化的方法库，将先前的物理知识或基于物理建模的方法融合到机器学习中。我们首先对水文学中的物理感知机器学习进行了系统回顾，包括降雨径流模型和水动力学过程，并突出了不同目标和物理感知机器学习方法的最有前景和具有挑战性的方向。最后，我们发布了一个基于物理感知机器学习的水文学平台，称为 HydroPML，作为水文学应用的基础。HydroPML 增强了机器学习的可解释性和因果关系，并为数字水循环的实现奠定了基础。

    Oct, 2023

  • 氩气驱动熔融池动力的物理信息机器学习

    通过集成神经网络和物理规律，提供了一种物理信息机器学习（PIML）方法来预测金属添加制造中的熔池动力学，避免了求解高度非线性的 Navier-Stokes 方程，显著降低了计算成本。

    Jul, 2023

  • 用于估计飞机发动机剩余可用寿命的物理信息机器学习（PIML）方法

    利用物理知情机器学习（PIML）领域开发模型来预测航空发动机的剩余寿命，采用 C-MAPSS 数据集，使用随机方法估计 C-MAPSS 数据的物理模型并将其应用于 LSTM 模型，结果表明 PIML 方法在这个问题上表现优异，同时该框架灵活性高，适用于其他情况。

    Jun, 2024