A framework for data-driven solution and parameter estimation of PDEs using conditional generative adversarial networks

解算器 反问题 计算机科学 光学(聚焦) 应用数学 偏微分方程 算法 高斯分布 反向 数学优化 数学 数学分析 几何学 量子力学 光学 物理
作者
Teeratorn Kadeethum,Daniel O’Malley,Jan N. Fuhg,Youngsoo Choi,Jonghyun Lee,Hari Viswanathan,Nikolaos Bouklas
出处
期刊:Nature Computational Science [Nature Portfolio]
卷期号:1 (12): 819-829 被引量:70
标识
DOI:10.1038/s43588-021-00171-3
摘要

Here we employ and adapt the image-to-image translation concept based on conditional generative adversarial networks (cGAN) for learning a forward and an inverse solution operator of partial differential equations (PDEs). We focus on steady-state solutions of coupled hydromechanical processes in heterogeneous porous media and present the parameterization of the spatially heterogeneous coefficients, which is exceedingly difficult using standard reduced-order modeling techniques. We show that our framework provides a speed-up of at least 2,000 times compared to a finite-element solver and achieves a relative root-mean-square error (r.m.s.e.) of less than 2% for forward modeling. For inverse modeling, the framework estimates the heterogeneous coefficients, given an input of pressure and/or displacement fields, with a relative r.m.s.e. of less than 7%, even for cases where the input data are incomplete and contaminated by noise. The framework also provides a speed-up of 120,000 times compared to a Gaussian prior-based inverse modeling approach while also delivering more accurate results. A data-driven solution of partial differential equations is developed with conditional generative adversarial networks, which could be used in both forward and inverse problems.
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
WellFang发布了新的文献求助20
1秒前
tjfwg发布了新的文献求助10
1秒前
席河木鱼发布了新的文献求助10
1秒前
雄i发布了新的文献求助10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
you完成签到 ,获得积分10
4秒前
打打应助天天向上采纳,获得10
5秒前
6秒前
zz发布了新的文献求助10
6秒前
明亮南珍完成签到,获得积分10
6秒前
Lucas应助123321采纳,获得10
8秒前
8秒前
kimbok发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
12秒前
12秒前
yh发布了新的文献求助30
13秒前
13秒前
YDM发布了新的文献求助10
14秒前
王科研完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
orixero应助星空采纳,获得10
17秒前
SciGPT应助天天向上采纳,获得10
19秒前
19秒前
Dawn发布了新的文献求助10
20秒前
量子星尘发布了新的文献求助100
20秒前
20秒前
replay完成签到,获得积分10
22秒前
Terahertz完成签到 ,获得积分10
23秒前
23秒前
23秒前
24秒前
24秒前
DDking完成签到,获得积分10
24秒前
25秒前
yh完成签到,获得积分10
25秒前
共享精神应助duxh123采纳,获得10
25秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
An experimental and analytical investigation on the fatigue behaviour of fuselage riveted lap joints: The significance of the rivet squeeze force, and a comparison of 2024-T3 and Glare 3 1000
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 1000
Statistical Methods for the Social Sciences, Global Edition, 6th edition 600
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
ALUMINUM STANDARDS AND DATA 500
Walter Gilbert: Selected Works 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 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3664299
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3224405
关于积分的说明 9757262
捐赠科研通 2934339
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1606816
邀请新用户注册赠送积分活动 758829
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 735012