HomPINNs: Homotopy physics-informed neural networks for learning multiple solutions of nonlinear elliptic differential equations

人工神经网络 同伦分析法 同伦 初始化 非线性系统 数学 应用数学 计算机科学 人工智能 纯数学 物理 量子力学 程序设计语言
作者
Yao Huang,Wenrui Hao,Guang Lin
出处
期刊:Computers & mathematics with applications [Elsevier]
卷期号:121: 62-73 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.camwa.2022.07.002
摘要

Physics-informed neural networks (PINNs) based machine learning is an emerging framework for solving nonlinear differential equations. However, due to the implicit regularity of neural network structure, PINNs can only find the flattest solution in most cases by minimizing the loss functions. In this paper, we combine PINNs with the homotopy continuation method, a classical numerical method to compute isolated roots of polynomial systems, and propose a new deep learning framework, named homotopy physics-informed neural networks (HomPINNs), for solving multiple solutions of nonlinear elliptic differential equations. The implementation of an HomPINN is a homotopy process that is composed of the training of a fully connected neural network, named the starting neural network, and training processes of several PINNs with different tracking parameters. The starting neural network is to approximate a starting function constructed by the trivial solutions, while other PINNs are to minimize the loss functions defined by boundary condition and homotopy functions, varying with different tracking parameters. These training processes are regraded as different steps of a homotopy process, and a PINN is initialized by the well-trained neural network of the previous step, while the first starting neural network is initialized using the default initialization method. Several numerical examples are presented to show the efficiency of our proposed HomPINNs, including reaction-diffusion equations with a heart-shaped domain.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
心悦SCI完成签到,获得积分10
1秒前
张向向完成签到 ,获得积分10
2秒前
稳重乌冬面完成签到 ,获得积分10
2秒前
嘻嘻我完成签到,获得积分10
5秒前
代桃发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
陈_Ccc完成签到 ,获得积分10
8秒前
wp4455777完成签到,获得积分10
8秒前
醉熏的菲鹰完成签到 ,获得积分10
8秒前
栗子完成签到,获得积分10
14秒前
研友_VZGVzn完成签到,获得积分10
16秒前
Criminology34应助青稞人采纳,获得10
18秒前
代桃完成签到,获得积分10
20秒前
风-FBDD完成签到,获得积分10
20秒前
Asumita完成签到,获得积分10
21秒前
优雅芷波完成签到 ,获得积分10
22秒前
wwww发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
xiaoliu完成签到,获得积分10
26秒前
kyt_vip完成签到,获得积分10
29秒前
甜甜的平蓝完成签到 ,获得积分10
29秒前
小树完成签到 ,获得积分10
31秒前
去小岛上流浪完成签到,获得积分10
32秒前
文与武完成签到 ,获得积分10
37秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
40秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
40秒前
40秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得10
40秒前
祁灵枫完成签到,获得积分10
42秒前
特图图应助Brave采纳,获得30
43秒前
CWC完成签到,获得积分10
44秒前
优美的莹芝完成签到,获得积分10
46秒前
盛意完成签到,获得积分10
47秒前
48秒前
Orange应助peili采纳,获得10
49秒前
2025顺顺利利完成签到 ,获得积分10
49秒前
Jerry完成签到 ,获得积分10
50秒前
月夕完成签到 ,获得积分10
51秒前
微雨若,,完成签到 ,获得积分10
52秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.). Frederic G. Reamer 800
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
A complete Carnosaur Skeleton From Zigong, Sichuan- Yangchuanosaurus Hepingensis 四川自贡一完整肉食龙化石-和平永川龙 600
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 500
Fiction e non fiction: storia, teorie e forme 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5325651
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4466021
关于积分的说明 13895204
捐赠科研通 4358353
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2394037
邀请新用户注册赠送积分活动 1387459
关于科研通互助平台的介绍 1358320