Neural network 如何使用神经网络解决偏微分方程?

Neural network 如何使用神经网络解决偏微分方程?,neural-network,pde,Neural Network,Pde,我试图寻找这个问题的简单答案,但所有的解释都是针对能够理解数值方法和偏微分方程的人。我有计算机科学背景,所有的论文都像行话。我学习并使用机器学习算法处理与图像或正常表格数据(具有输入特征和目标类)相关的分类和回归问题。我也使用了神经网络,但只是作为一个黑匣子,在给定一些输入的情况下产生所需的输出,并调整参数以获得最佳精度 我不明白,给定一个要求解的偏微分方程,当用一些例子训练神经网络时,神经网络的输入是什么?在机器学习语言中,有哪些示例和输入特性?参数是什么 理解这一点的任何帮助都将不胜感激。这

我试图寻找这个问题的简单答案,但所有的解释都是针对能够理解数值方法和偏微分方程的人。我有计算机科学背景,所有的论文都像行话。我学习并使用机器学习算法处理与图像或正常表格数据(具有输入特征和目标类)相关的分类和回归问题。我也使用了神经网络,但只是作为一个黑匣子,在给定一些输入的情况下产生所需的输出,并调整参数以获得最佳精度

我不明白,给定一个要求解的偏微分方程,当用一些例子训练神经网络时,神经网络的输入是什么?在机器学习语言中,有哪些示例和输入特性?参数是什么


理解这一点的任何帮助都将不胜感激。

这当然取决于PDE的类型。许多PDE描述了空间分布系统随时间的演化。这种系统的状态由一个值vx,t)定义,该值取决于空间变量x,该变量通常是一个向量,时间t。值本身也可以是向量

学习样本可以由初始条件的离散值v\u i_0(x\u i,0)和以后的值v\u i_j(x\u i,t_j)组成。初始值作为输入呈现给网络。随后,将(循环)网络在稍后时间t_j的输出与样本值进行比较,以计算误差

由于偏微分方程通常在空间上是均匀的,所以在这里使用循环卷积网络是有意义的。这与图像处理中经常使用的类型相同

卷积核的大小取决于PDE中空间导数的程度:

对于值v的每个分量,网络需要至少有一层。可能需要额外的隐藏层,尤其是当PDE具有更高的时间导数时


这是对一个复杂问题的一个非常简短的回答,但我希望它能为您指明正确的方向。我也知道我使用了som PDE术语,但我试图将其减少到绝对最小值。

虽然您已经有了一般答案,但我可以提供一些可能有用的链接:


非常感谢,在做了更多的研究并阅读了您的答案之后,事情开始变得有意义了。你能用一个简单的偏微分方程解释“v值的每个分量至少有一层”吗?我还有一个相关的问题:我从许多文章中了解到,维度诅咒是解决偏微分方程的一个问题。我认为他们指的是大量的学习样本?我说的对吗?关于层数:如果PDE的状态是由向量描述的,例如流体的速度分量,则需要x、y和z分量的层。至少假设一个单元的输出是一个数字,通过使用卷积神经网络,可以大大减少可变权重的数量。这意味着您还可以减少培训数据量。在某些情况下,您可以通过在单个初始条件下训练网络,并在t的几个值处给出预期状态,从而获得良好的结果。