Deep Hidden Physics Models: Deep Learning of Nonlinear Partial Differential Equations

非线性系统 深度学习 偏微分方程 人工智能 物理 应用数学 统计物理学 计算机科学 数学 量子力学
作者
Maziar Raissi
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:433
标识
DOI:10.48550/arxiv.1801.06637
摘要

A long-standing problem at the interface of artificial intelligence and applied mathematics is to devise an algorithm capable of achieving human level or even superhuman proficiency in transforming observed data into predictive mathematical models of the physical world. In the current era of abundance of data and advanced machine learning capabilities, the natural question arises: How can we automatically uncover the underlying laws of physics from high-dimensional data generated from experiments? In this work, we put forth a deep learning approach for discovering nonlinear partial differential equations from scattered and potentially noisy observations in space and time. Specifically, we approximate the unknown solution as well as the nonlinear dynamics by two deep neural networks. The first network acts as a prior on the unknown solution and essentially enables us to avoid numerical differentiations which are inherently ill-conditioned and unstable. The second network represents the nonlinear dynamics and helps us distill the mechanisms that govern the evolution of a given spatiotemporal data-set. We test the effectiveness of our approach for several benchmark problems spanning a number of scientific domains and demonstrate how the proposed framework can help us accurately learn the underlying dynamics and forecast future states of the system. In particular, we study the Burgers', Korteweg-de Vries (KdV), Kuramoto-Sivashinsky, nonlinear Schrödinger, and Navier-Stokes equations.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
魔幻的访云完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
3秒前
weiwei04314发布了新的文献求助10
3秒前
YYY666完成签到,获得积分10
4秒前
王晓曼完成签到,获得积分10
5秒前
hugeyoung发布了新的文献求助20
6秒前
Mera完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
研友_VZG7GZ应助yue采纳,获得10
6秒前
ardejiang发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
Owen应助YANGLan采纳,获得10
8秒前
8秒前
eltiempo完成签到 ,获得积分10
9秒前
issl发布了新的文献求助10
10秒前
Navo完成签到 ,获得积分10
10秒前
林林完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
zhe应助fifteen采纳,获得10
12秒前
木香完成签到,获得积分10
13秒前
四天垂发布了新的文献求助10
13秒前
夔栀给夔栀的求助进行了留言
14秒前
16秒前
16秒前
bkagyin应助zz采纳,获得10
16秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
萧水白应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
李响响发布了新的文献求助10
20秒前
爱大美发布了新的文献求助10
20秒前
yue发布了新的文献求助10
21秒前
四天垂完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
23秒前
23秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
An Introduction to Geographical and Urban Economics: A Spiky World Book by Charles van Marrewijk, Harry Garretsen, and Steven Brakman 600
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3154423
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2805324
关于积分的说明 7864266
捐赠科研通 2463518
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1311381
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 629574
版权声明 601821