清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Reliable extrapolation of deep neural operators informed by physics or sparse observations

外推法 深度学习 推论 插值(计算机图形学) 人工神经网络 操作员(生物学) 理查森推断 机器学习 功能(生物学) 数学 计算机科学 人工智能 算法 统计 生物 转录因子 运动(物理) 基因 进化生物学 生物化学 抑制因子 化学
作者
Min Zhu,Handi Zhang,Anran Jiao,George Em Karniadakis,Lu Lu
出处
期刊:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering [Elsevier BV]
卷期号:412: 116064-116064 被引量:75
标识
DOI:10.1016/j.cma.2023.116064
摘要

Deep neural operators can learn nonlinear mappings between infinite-dimensional function spaces via deep neural networks. As promising surrogate solvers of partial differential equations (PDEs) for real-time prediction, deep neural operators such as deep operator networks (DeepONets) provide a new simulation paradigm in science and engineering. Pure data-driven neural operators and deep learning models, in general, are usually limited to interpolation scenarios, where new predictions utilize inputs within the support of the training set. However, in the inference stage of real-world applications, the input may lie outside the support, i.e., extrapolation is required, which may result to large errors and unavoidable failure of deep learning models. Here, we address this challenge of extrapolation for deep neural operators. First, we systematically investigate the extrapolation behavior of DeepONets by quantifying the extrapolation complexity via the 2-Wasserstein distance between two function spaces and propose a new behavior of bias-variance trade-off for extrapolation with respect to model capacity. Subsequently, we develop a complete workflow, including extrapolation determination, and we propose five reliable learning methods that guarantee a safe prediction under extrapolation by requiring additional information -- the governing PDEs of the system or sparse new observations. The proposed methods are based on either fine-tuning a pre-trained DeepONet or multifidelity learning. We demonstrate the effectiveness of the proposed framework for various types of parametric PDEs. Our systematic comparisons provide practical guidelines for selecting a proper extrapolation method depending on the available information, desired accuracy, and required inference speed.
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
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
酷波er应助科研通管家采纳,获得30
19秒前
老石完成签到 ,获得积分10
28秒前
王0535完成签到,获得积分10
29秒前
9527完成签到,获得积分10
44秒前
48秒前
Ttimer完成签到,获得积分10
51秒前
54秒前
axiao发布了新的文献求助10
59秒前
spinon完成签到,获得积分10
1分钟前
玩命做研究完成签到 ,获得积分10
1分钟前
大医仁心完成签到 ,获得积分10
1分钟前
2分钟前
zhzssaijj发布了新的文献求助10
2分钟前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
愔愔应助科研通管家采纳,获得50
2分钟前
欢呼亦绿完成签到,获得积分10
2分钟前
zhzssaijj完成签到,获得积分10
2分钟前
Wang_Joff完成签到,获得积分10
2分钟前
路漫漫其修远兮完成签到 ,获得积分10
2分钟前
woxinyouyou完成签到,获得积分10
3分钟前
wave8013完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
Nano发布了新的文献求助10
3分钟前
4分钟前
4分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
4分钟前
葛博发布了新的文献求助10
4分钟前
乐乐应助冬天该很好采纳,获得10
4分钟前
葛博完成签到,获得积分10
4分钟前
千里草完成签到,获得积分10
4分钟前
zone发布了新的文献求助10
5分钟前
慧子完成签到 ,获得积分10
5分钟前
zone完成签到,获得积分10
5分钟前
6分钟前
6分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
6分钟前
BowieHuang应助科研通管家采纳,获得10
6分钟前
愔愔应助科研通管家采纳,获得50
6分钟前
6分钟前
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
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 2000
Burger's Medicinal Chemistry, Drug Discovery and Development, Volumes 1 - 8, 8 Volume Set, 8th Edition 1800
Cronologia da história de Macau 1600
文献PREDICTION EQUATIONS FOR SHIPS' TURNING CIRCLES或期刊Transactions of the North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders第95卷 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
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 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6151128
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7979734
关于积分的说明 16575417
捐赠科研通 5262705
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2808653
邀请新用户注册赠送积分活动 1788907
关于科研通互助平台的介绍 1656950