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!

B-PINNs: Bayesian physics-informed neural networks for forward and inverse PDE problems with noisy data

贝叶斯概率 反问题 反向 人工神经网络 计算机科学 统计物理学 算法 人工智能 数学 牙石(牙科) 应用数学 物理 医学 几何学 牙科 数学分析
作者
Liu Yang,Xuhui Meng,George Em Karniadakis
出处
期刊:Journal of Computational Physics [Elsevier]
卷期号:425: 109913-109913 被引量:709
标识
DOI:10.1016/j.jcp.2020.109913
摘要

We propose a Bayesian physics-informed neural network (B-PINN) to solve both forward and inverse nonlinear problems described by partial differential equations (PDEs) and noisy data. In this Bayesian framework, the Bayesian neural network (BNN) combined with a PINN for PDEs serves as the prior while the Hamiltonian Monte Carlo (HMC) or the variational inference (VI) could serve as an estimator of the posterior. B-PINNs make use of both physical laws and scattered noisy measurements to provide predictions and quantify the aleatoric uncertainty arising from the noisy data in the Bayesian framework. Compared with PINNs, in addition to uncertainty quantification, B-PINNs obtain more accurate predictions in scenarios with large noise due to their capability of avoiding overfitting. We conduct a systematic comparison between the two different approaches for the B-PINNs posterior estimation (i.e., HMC or VI), along with dropout used for quantifying uncertainty in deep neural networks. Our experiments show that HMC is more suitable than VI with mean field Gaussian approximation for the B-PINNs posterior estimation, while dropout employed in PINNs can hardly provide accurate predictions with reasonable uncertainty. Finally, we replace the BNN in the prior with a truncated Karhunen-Loève (KL) expansion combined with HMC or a deep normalizing flow (DNF) model as posterior estimators. The KL is as accurate as BNN and much faster but this framework cannot be easily extended to high-dimensional problems unlike the BNN based framework.
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
可爱沛蓝完成签到 ,获得积分10
21秒前
沉沉完成签到 ,获得积分0
26秒前
orixero应助西西娃儿采纳,获得10
31秒前
scxl2000完成签到 ,获得积分10
36秒前
Certainty橙子完成签到 ,获得积分10
52秒前
我有我风格完成签到 ,获得积分10
56秒前
Alvin完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
西西娃儿发布了新的文献求助10
1分钟前
creep2020完成签到,获得积分10
1分钟前
wlscj应助科研通管家采纳,获得20
1分钟前
尊敬火完成签到 ,获得积分10
2分钟前
毛毛完成签到,获得积分10
2分钟前
zbb123完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
蛋蛋姐姐发布了新的文献求助10
2分钟前
神勇的天问完成签到 ,获得积分10
3分钟前
hani完成签到,获得积分10
3分钟前
wlscj应助科研通管家采纳,获得20
3分钟前
4分钟前
虞无声完成签到,获得积分10
4分钟前
zm完成签到 ,获得积分10
4分钟前
蛋蛋姐姐发布了新的文献求助10
4分钟前
DrCuiTianjin完成签到 ,获得积分0
4分钟前
123完成签到,获得积分20
4分钟前
5分钟前
5分钟前
5分钟前
123发布了新的文献求助10
5分钟前
5分钟前
香蕉觅云应助123采纳,获得10
5分钟前
wang5945完成签到 ,获得积分10
5分钟前
5分钟前
斯文的绾绾完成签到 ,获得积分10
5分钟前
蛋蛋姐姐完成签到,获得积分10
5分钟前
wlscj应助科研通管家采纳,获得150
5分钟前
雪流星完成签到 ,获得积分10
5分钟前
义气的惜霜完成签到,获得积分10
6分钟前
西西娃儿发布了新的文献求助10
6分钟前
然来溪完成签到 ,获得积分10
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
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
微纳米加工技术及其应用 500
Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices 500
Performance optimization of advanced vapor compression systems working with low-GWP refrigerants using numerical and experimental methods 500
Constitutional and Administrative Law 500
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 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 5293223
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4443464
关于积分的说明 13831205
捐赠科研通 4327083
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2375284
邀请新用户注册赠送积分活动 1370615
关于科研通互助平台的介绍 1335329