Stochastic partial differential equations (SPDEs) are the mathematical tool of choice to model dynamical systems evolving under the influence of randomness. By formulating the search for a mild solution of an SPDE as a neural fixed-point problem, we introduce the Neural SPDE model to learn solution operators of PDEs with (possibly stochastic) forcing from partially observed data. Our model provides an extension to two classes of physics-inspired neural architectures. On the one hand, it extends Neural CDEs, SDEs, RDEs -- continuous-time analogues of RNNs -- in that it is capable of processing incoming sequential information even when the latter evolves in an infinite dimensional state space. On the other hand, it extends Neural Operators -- generalizations of neural networks to model mappings between spaces of functions -- in that it can be used to learn solution operators $(u_0,\xi) \mapsto u$ of SPDEs depending simultaneously on the initial condition $u_0$ and a realization of the driving noise $\xi$. A Neural SPDE is resolution-invariant, it may be trained using a memory-efficient implicit-differentiation-based backpropagation and, once trained, its evaluation is up to 3 orders of magnitude faster than traditional solvers. Experiments on various semilinear SPDEs, including the 2D stochastic Navier-Stokes equations, demonstrate how Neural SPDEs capable of learning complex spatiotemporal dynamics with better accuracy and using only a modest amount of training data compared to all alternative models.


翻译:软化部分差异方程式(SPDEs)是模拟在随机影响下演变的动态系统的数学选择工具。我们通过将SPDE的温和解决方案作为神经固定点问题来开发,我们引入神经SPDE模型来学习PDE的解决方案操作者,该模型从部分观测的数据中(可能具有随机性)被强迫使用。我们的模型为物理启发神经结构的两类类别提供了扩展。一方面,它将神经CDE、SDEs、RDEs -- -- RDEs -- -- RENS的连续时间类比 -- -- 因为它能够处理一个SPDE的温度解决方案。即使后者在无限的维度状态空间中演化,我们通过神经操作者 -- -- 神经网络的常规化来模拟功能空间之间的绘图。我们的模型可以用来学习以物理启发为基础的神经神经结构操作者$(u_0xxi)\xxi)\cal 。在各种初始状态下,SNNNNNU值中实现驱动式的精确度的替代值($xify) 。在经过培训的Sdeal-deal Stalial Stal Adal Instrationalal Indealalal 上,在进行一个分辨率上,可以显示的SDISdeal-deal-deal-deal-destrational-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-devial-devial-deal-devial-deal-deal-deal-devial-devial-deal-deal-dection-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-al-deal-de-de-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-deal-de

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
81+阅读 · 2021年12月9日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6日
2018机器学习开源资源盘点
专知
6+阅读 · 2019年2月2日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】卷积神经网络类间不平衡问题系统研究
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年10月18日
【推荐】决策树/随机森林深入解析
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年9月21日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
6+阅读 · 2018年10月3日
Neural Arithmetic Logic Units
Arxiv
5+阅读 · 2018年8月1日
Arxiv
5+阅读 · 2018年5月28日
Arxiv
3+阅读 · 2018年1月31日
Arxiv
4+阅读 · 2017年1月2日
VIP会员
相关资讯
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6日
2018机器学习开源资源盘点
专知
6+阅读 · 2019年2月2日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】卷积神经网络类间不平衡问题系统研究
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年10月18日
【推荐】决策树/随机森林深入解析
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年9月21日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员