基于神经网络的时间积分方法用于在粗网格上求解偏微分方程

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内容提要

该文介绍了两种基于随机神经网络解决高维偏微分方程的方法,避免了维度增加引发的指数级增长。这些方法在多个高维线性/非线性静态/动态PDE上进行了大量数值模拟,成本效益高且准确度更高。

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关键要点

  • 提出了两种基于随机神经网络的方法来解决高维偏微分方程 (PDE)。
  • 这两种方法将极限学习机 (ELM) 从低维扩展到高维,利用网络的普适逼近性质。
  • 第一种方法使用随机前向神经网络表示未知解域,隐藏层参数随机分配并固定,输出层参数进行训练。
  • 通过最小二乘法解决线性或非线性代数系统,得到网络参数的训练值。
  • 第二种方法通过被约束表达式重新描述高维 PDE 问题,避免了维度增加引发的 TFC 项数量的指数级增长。
  • 约束表达式中的自由域函数由随机神经网络表示,并通过类似于第一种方法的过程进行训练。
  • 进行了大量数值模拟,展示了这些方法在高维线性/非线性静态/动态 PDE 上的性能。
  • 与基于物理知识的神经网络 (PINN) 方法相比,当前方法在高维 PDEs 上更具成本效益和准确性。
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