PINNup: Robust Neural Network Wavefield Solutions Using Frequency Upscaling and Neuron Splitting

初始化 人工神经网络 计算机科学 趋同(经济学) 频域 反演(地质) 算法 人工智能 地质学 地震学 计算机视觉 经济增长 构造学 经济 程序设计语言
作者
Xinquan Huang,Tariq Alkhalifah
出处
期刊:Journal Of Geophysical Research: Solid Earth [Wiley]
卷期号:127 (6) 被引量:9
标识
DOI:10.1029/2021jb023703
摘要

Solving for the frequency-domain scattered wavefield via physics-informed neural network (PINN) has great potential in seismic modeling and inversion. However, when dealing with high-frequency wavefields, its accuracy and training cost limits its applications. Thus, we propose a novel implementation of PINN using frequency upscaling and neuron splitting, which allows the neural network model to grow in size as we increase the frequency while leveraging the information from the pre-trained model for lower-frequency wavefields, resulting in fast convergence to high-accuracy solutions. Numerical results show that, compared to the commonly used PINN with random initialization, the proposed PINN exhibits notable superiority in terms of convergence and accuracy and can achieve neuron based high-frequency wavefield solutions with a two-hidden-layer model.
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