cari
RumahPeranti teknologiAIPengenalan kepada rangkaian saraf yang didorong oleh maklumat fizikal

Pengenalan kepada rangkaian saraf yang didorong oleh maklumat fizikal

Rangkaian Neural Berasaskan Maklumat Fizik (PINN) ialah kaedah yang menggabungkan model fizikal dan rangkaian saraf. Dengan menyepadukan kaedah fizikal ke dalam rangkaian saraf, PINN boleh mempelajari tingkah laku dinamik sistem tak linear. Berbanding dengan kaedah berasaskan model fizikal tradisional, PINN mempunyai fleksibiliti dan skalabiliti yang lebih tinggi. Ia secara adaptif boleh mempelajari sistem dinamik tak linear yang kompleks sambil memenuhi keperluan spesifikasi fizikal. Artikel ini akan memperkenalkan prinsip asas PINN dan menyediakan beberapa contoh aplikasi praktikal.

Prinsip asas PINN adalah untuk menyepadukan kaedah fizikal ke dalam rangkaian saraf untuk mempelajari tingkah laku dinamik sistem. Secara khusus, kita boleh menyatakan kaedah fizikal sebagai bentuk berikut:

F(u(x),frac{partial u}{partial x},x,t)=0

Matlamat kami adalah untuk lulus Belajar evolusi masa perubahan keadaan sistem u(x) dan keadaan sempadan di sekeliling sistem untuk memahami kelakuan sistem. Untuk mencapai matlamat ini, kita boleh menggunakan rangkaian saraf untuk mensimulasikan pembangunan perubahan keadaan u(x) dan menggunakan teknik pembezaan automatik untuk mengira kecerunan perubahan keadaan. Pada masa yang sama, kita juga boleh menggunakan kaedah fizikal untuk mengekang hubungan antara rangkaian saraf dan perubahan keadaan. Dengan cara ini, kita boleh lebih memahami evolusi keadaan sistem dan meramalkan perubahan masa hadapan.

Secara khusus, kita boleh menggunakan fungsi kehilangan berikut untuk melatih PINN:

L_{pinn}=L_{data}+L_{fizik}

di mana L_{data} ialah kehilangan data, Use untuk mensimulasikan nilai perubahan keadaan yang diketahui. Secara amnya, kita boleh menggunakan ralat min kuasa dua untuk mentakrifkan L_{data} dengan pasti:

L_{data}=frac{1}{N}sum_{i=1}^{N}(u_i-u_{data, i })^2

di mana $N$ ialah bilangan sampel dalam set data, u_i ialah nilai perubahan keadaan yang diramalkan oleh rangkaian saraf dan u_{data,i} ialah nilai perubahan keadaan sebenar yang sepadan dalam set data.

L_{fizik} ialah kehilangan kekangan fizikal, yang digunakan untuk memastikan bahawa rangkaian neural dan perubahan keadaan memenuhi kaedah fizikal. Secara amnya, kita boleh menggunakan bilangan baki untuk mentakrifkan L_{fizik} dengan pasti:

L_{fizik}=frac{1}{N}sum_{i=1}^{N}(F(u_i,frac{ separa u_i}{separa x},x_i,t_i))^2

di mana F ialah kaedah fizikal, frac{separa u_i}{separa x} ialah cerun perubahan keadaan yang diramalkan oleh rangkaian saraf, x_i dan t_i adalah serupa dengan ini Koordinat ruang dan masa i.

Dengan meminimumkan L_{pinn}, kami boleh mensimulasikan data secara serentak dan memenuhi kaedah fizikal, dengan itu mempelajari tingkah laku dinamik sistem.

Sekarang mari kita lihat beberapa demonstrasi PINN yang realistik. Satu contoh biasa ialah mempelajari tingkah laku dinamik kaedah Navier-Stokes. Kaedah Navier-Stokes menerangkan kelakuan gerakan bendalir, yang boleh ditulis dalam bentuk berikut:

rho(frac{partial u}{partial t}+ucdotnabla u)=-nabla p+munabla^2u+ f

Di mana rho ialah ketumpatan bendalir, u ialah halaju bendalir, p ialah tekanan bendalir, mu ialah ketumpatan bendalir, dan f ialah daya luaran. Matlamat kami adalah untuk mempelajari evolusi masa halaju dan tekanan bendalir, serta keadaan sempadan pada sempadan bendalir.

Untuk mencapai matlamat ini, kita boleh mengisi kaedah Navier-Stokes ke dalam rangkaian saraf untuk memudahkan pembelajaran kelajuan dan evolusi masa tekanan. Secara khusus, kita boleh menggunakan kehilangan berikut untuk melatih PINN:

L_{pinn}=L_{data}+L_{fizik}

di mana takrifan L_{data} dan L_{fizik} Sama seperti sebelumnya . Kita boleh menggunakan model dinamik bendalir untuk menjana satu set data pembolehubah keadaan termasuk halaju dan tekanan, dan kemudian menggunakan PINN untuk mensimulasikan perubahan keadaan dan memenuhi kaedah Navier-Stokes. Dengan cara ini, kita boleh mempelajari kelakuan dinamik cecair, termasuk fenomena seperti aliran basah, vorteks dan lapisan sempadan, tanpa terlebih dahulu menentukan model fizikal yang kompleks atau mendapatkan analisis secara manual.

Contoh lain ialah mempelajari tingkah laku kinematik kaedah gerakan gelombang tak linear. Kaedah gerakan gelombang tak linear menerangkan tingkah laku perambatan gerakan gelombang dalam pengenalan, yang boleh ditulis dalam bentuk berikut:

frac{partial^2u}{partial t^2}-c^2nabla^2u+f( u) =0

di mana u ialah amplitud kelajuan gelombang, c ialah kelajuan gelombang, dan f(u) ialah item kualiti tak linear. Matlamat kami adalah untuk mempelajari evolusi masa dinamik gelombang dan keadaan sempadan di sempadan pengenalan.

Untuk mencapai matlamat ini, kami boleh menggabungkan proses gelombang tak linear ke dalam rangkaian saraf untuk memudahkan pembelajaran evolusi epokal pergerakan gelombang. Khususnya, kita boleh menggunakan nombor kerosakan berikut untuk melatih PINN:

L_{pinn}=L_{data}+L_{fizik}

di mana L_{data} dan L_{fizik} ditakrifkan sebagai Sama seperti di atas. Kita boleh menggunakan kaedah berangka untuk menjana satu set data perubahan keadaan yang mengandungi amplitud dan langkah, dan kemudian menggunakan PINN untuk mensimulasikan perubahan keadaan dan memenuhi kaedah gelombang tak linear. Dengan cara ini, kita boleh mempelajari evolusi masa gelombang dalam medium, termasuk fenomena seperti perubahan bentuk, pembiasan dan pantulan paket gelombang, tanpa terlebih dahulu mentakrifkan model fizikal yang kompleks atau mendapatkan analisis secara manual.

Ringkasnya, rangkaian saraf berdasarkan maklumat fizikal ialah kaedah yang menggabungkan model fizikal dan rangkaian saraf, yang boleh menyesuaikan diri dengan pembelajaran bumi sistem dinamik bukan linear yang kompleks sambil mengekalkan kepuasan ketat terhadap undang-undang fizikal. PINN telah digunakan secara meluas dalam mekanik bendalir, akustik, mekanik struktur dan bidang lain, dan telah mencapai beberapa keputusan yang luar biasa. Pada masa hadapan, dengan pembangunan berterusan rangkaian saraf dan teknologi pembezaan automatik, PINN diharapkan akan menjadi alat yang lebih besar, lebih kuat dan lebih serba boleh untuk menyelesaikan pelbagai masalah dinamik tak linear.

Atas ialah kandungan terperinci Pengenalan kepada rangkaian saraf yang didorong oleh maklumat fizikal. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!

Kenyataan
Artikel ini dikembalikan pada:网易伏羲. Jika ada pelanggaran, sila hubungi admin@php.cn Padam
10 Pelanjutan pengekodan AI generatif dalam kod vs yang mesti anda pelajari10 Pelanjutan pengekodan AI generatif dalam kod vs yang mesti anda pelajariApr 13, 2025 am 01:14 AM

Hei ada, pengekodan ninja! Apa tugas yang berkaitan dengan pengekodan yang anda telah merancang untuk hari itu? Sebelum anda menyelam lebih jauh ke dalam blog ini, saya ingin anda memikirkan semua kesengsaraan yang berkaitan dengan pengekodan anda-lebih jauh menyenaraikan mereka. Selesai? - Let ’

Memasak Inovasi: Bagaimana Kecerdasan Buatan Mengubah Perkhidmatan MakananMemasak Inovasi: Bagaimana Kecerdasan Buatan Mengubah Perkhidmatan MakananApr 12, 2025 pm 12:09 PM

AI Menambah Penyediaan Makanan Walaupun masih dalam penggunaan baru, sistem AI semakin digunakan dalam penyediaan makanan. Robot yang didorong oleh AI digunakan di dapur untuk mengautomasikan tugas penyediaan makanan, seperti membuang burger, membuat pizza, atau memasang SA

Panduan Komprehensif mengenai Python Namespaces & Variable ScopesPanduan Komprehensif mengenai Python Namespaces & Variable ScopesApr 12, 2025 pm 12:00 PM

Pengenalan Memahami ruang nama, skop, dan tingkah laku pembolehubah dalam fungsi Python adalah penting untuk menulis dengan cekap dan mengelakkan kesilapan runtime atau pengecualian. Dalam artikel ini, kami akan menyelidiki pelbagai ASP

Panduan Komprehensif untuk Model Bahasa Visi (VLMS)Panduan Komprehensif untuk Model Bahasa Visi (VLMS)Apr 12, 2025 am 11:58 AM

Pengenalan Bayangkan berjalan melalui galeri seni, dikelilingi oleh lukisan dan patung yang terang. Sekarang, bagaimana jika anda boleh bertanya setiap soalan dan mendapatkan jawapan yang bermakna? Anda mungkin bertanya, "Kisah apa yang anda ceritakan?

MediaTek meningkatkan barisan premium dengan Kompanio Ultra dan Dimensity 9400MediaTek meningkatkan barisan premium dengan Kompanio Ultra dan Dimensity 9400Apr 12, 2025 am 11:52 AM

Meneruskan irama produk, bulan ini MediaTek telah membuat satu siri pengumuman, termasuk Kompanio Ultra dan Dimensity 9400 yang baru. Produk ini mengisi bahagian perniagaan MediaTek yang lebih tradisional, termasuk cip untuk telefon pintar

Minggu ini di AI: Walmart menetapkan trend fesyen sebelum mereka pernah berlakuMinggu ini di AI: Walmart menetapkan trend fesyen sebelum mereka pernah berlakuApr 12, 2025 am 11:51 AM

#1 Google melancarkan Agent2Agent Cerita: Ia Isnin pagi. Sebagai perekrut berkuasa AI, anda bekerja lebih pintar, tidak lebih sukar. Anda log masuk ke papan pemuka syarikat anda di telefon anda. Ia memberitahu anda tiga peranan kritikal telah diperolehi, dijadualkan, dan dijadualkan untuk

AI Generatif Bertemu PsychobabbleAI Generatif Bertemu PsychobabbleApr 12, 2025 am 11:50 AM

Saya akan meneka bahawa anda mesti. Kita semua seolah -olah tahu bahawa psychobabble terdiri daripada pelbagai perbualan yang menggabungkan pelbagai terminologi psikologi dan sering akhirnya menjadi tidak dapat difahami atau sepenuhnya tidak masuk akal. Semua yang anda perlu lakukan untuk memuntahkan fo

Prototaip: saintis menjadikan kertas menjadi plastikPrototaip: saintis menjadikan kertas menjadi plastikApr 12, 2025 am 11:49 AM

Hanya 9.5% plastik yang dihasilkan pada tahun 2022 dibuat daripada bahan kitar semula, menurut satu kajian baru yang diterbitkan minggu ini. Sementara itu, plastik terus menumpuk di tapak pelupusan sampah -dan ekosistem -sekitar dunia. Tetapi bantuan sedang dalam perjalanan. Pasukan Engin

See all articles

Alat AI Hot

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

Apl berkuasa AI untuk mencipta foto bogel yang realistik

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

Alat AI dalam talian untuk mengeluarkan pakaian daripada foto.

Undress AI Tool

Undress AI Tool

Gambar buka pakaian secara percuma

Clothoff.io

Clothoff.io

Penyingkiran pakaian AI

AI Hentai Generator

AI Hentai Generator

Menjana ai hentai secara percuma.

Artikel Panas

R.E.P.O. Kristal tenaga dijelaskan dan apa yang mereka lakukan (kristal kuning)
3 minggu yang laluBy尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
R.E.P.O. Tetapan grafik terbaik
3 minggu yang laluBy尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
R.E.P.O. Cara Memperbaiki Audio Jika anda tidak dapat mendengar sesiapa
3 minggu yang laluBy尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
WWE 2K25: Cara Membuka Segala -galanya Di Myrise
4 minggu yang laluBy尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌

Alat panas

MantisBT

MantisBT

Mantis ialah alat pengesan kecacatan berasaskan web yang mudah digunakan yang direka untuk membantu dalam pengesanan kecacatan produk. Ia memerlukan PHP, MySQL dan pelayan web. Lihat perkhidmatan demo dan pengehosan kami.

Notepad++7.3.1

Notepad++7.3.1

Editor kod yang mudah digunakan dan percuma

MinGW - GNU Minimalis untuk Windows

MinGW - GNU Minimalis untuk Windows

Projek ini dalam proses untuk dipindahkan ke osdn.net/projects/mingw, anda boleh terus mengikuti kami di sana. MinGW: Port Windows asli bagi GNU Compiler Collection (GCC), perpustakaan import yang boleh diedarkan secara bebas dan fail pengepala untuk membina aplikasi Windows asli termasuk sambungan kepada masa jalan MSVC untuk menyokong fungsi C99. Semua perisian MinGW boleh dijalankan pada platform Windows 64-bit.

PhpStorm versi Mac

PhpStorm versi Mac

Alat pembangunan bersepadu PHP profesional terkini (2018.2.1).

SublimeText3 versi Cina

SublimeText3 versi Cina

Versi Cina, sangat mudah digunakan