Gradient-enhanced physics-informed neural networks for forward and inverse PDE problems

残余物 杠杆(统计) 人工神经网络 反问题 偏微分方程 计算机科学 平均加权残差法 反向 数学优化 功能(生物学) 应用数学 人工智能 算法 数学 有限元法 数学分析 物理 几何学 热力学 生物 进化生物学 伽辽金法
作者
Jeremy Yu,Lu Lu,Xuhui Meng,George Em Karniadakis
出处
期刊:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering [Elsevier BV]
卷期号:393: 114823-114823 被引量:395
标识
DOI:10.1016/j.cma.2022.114823
摘要

Deep learning has been shown to be an effective tool in solving partial differential equations (PDEs) through physics-informed neural networks (PINNs). PINNs embed the PDE residual into the loss function of the neural network, and have been successfully employed to solve diverse forward and inverse PDE problems. However, one disadvantage of the first generation of PINNs is that they usually have limited accuracy even with many training points. Here, we propose a new method, gradient-enhanced physics-informed neural networks (gPINNs), for improving the accuracy of PINNs. gPINNs leverage gradient information of the PDE residual and embed the gradient into the loss function. We tested gPINNs extensively and demonstrated the effectiveness of gPINNs in both forward and inverse PDE problems. Our numerical results show that gPINN performs better than PINN with fewer training points. Furthermore, we combined gPINN with the method of residual-based adaptive refinement (RAR), a method for improving the distribution of training points adaptively during training, to further improve the performance of gPINN, especially in PDEs with solutions that have steep gradients.
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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
高夜云完成签到,获得积分10
1秒前
fkdkdls发布了新的文献求助20
1秒前
lili发布了新的文献求助10
1秒前
bkagyin应助liu123采纳,获得10
1秒前
wuakeup完成签到,获得积分10
1秒前
吃的了细糠的山猪完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
rym0404发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
彩色的尔白完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
doomedQL发布了新的文献求助10
3秒前
球球了应助高夜云采纳,获得10
4秒前
请叫我风吹麦浪应助Bob采纳,获得10
4秒前
4秒前
yn应助学习学习采纳,获得10
4秒前
5秒前
小陈1122发布了新的文献求助10
6秒前
yqf发布了新的文献求助10
6秒前
科目三应助易槐采纳,获得10
6秒前
FashionBoy应助tico采纳,获得10
6秒前
韩笑发布了新的文献求助10
7秒前
OpalLi发布了新的文献求助10
7秒前
wuakeup发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
10秒前
10秒前
Bob给Bob的求助进行了留言
10秒前
李爱国应助紫罗兰花海采纳,获得10
11秒前
Akim应助小陈1122采纳,获得10
11秒前
共享精神应助周亚男采纳,获得10
11秒前
WD完成签到,获得积分10
11秒前
空青完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
13秒前
归雁完成签到,获得积分10
14秒前
淡定鱼发布了新的文献求助10
14秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Maritime Applications of Prolonged Casualty Care: Drowning and Hypothermia on an Amphibious Warship 500
Comparison analysis of Apple face ID in iPad Pro 13” with first use of metasurfaces for diffraction vs. iPhone 16 Pro 500
Towards a $2B optical metasurfaces opportunity by 2029: a cornerstone for augmented reality, an incremental innovation for imaging (YINTR24441) 500
Materials for Green Hydrogen Production 2026-2036: Technologies, Players, Forecasts 500
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 490
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 460
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 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 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4059408
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3597679
关于积分的说明 11428825
捐赠科研通 3322586
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1826829
邀请新用户注册赠送积分活动 897461
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 818424