Learning to solve the elastic wave equation with Fourier neural operators

傅里叶变换 偏微分方程 人工神经网络 快速傅里叶变换 各向同性 反问题 操作员(生物学) 核(代数) 反演(地质) 波动方程 计算机科学 应用数学 算法 数学分析 数学 人工智能 物理 地质学 光学 转录因子 基因 构造盆地 组合数学 生物化学 古生物学 抑制因子 化学
作者
Tianze Zhang,Daniel Trad,K. A. Innanen
出处
期刊:Geophysics [Society of Exploration Geophysicists]
卷期号:88 (3): T101-T119 被引量:8
标识
DOI:10.1190/geo2022-0268.1
摘要

Neural operators are extensions of neural networks, which, through supervised training, learn how to map the complex relationships that exist within the classes of the partial differential equation (PDE). One of these networks, the Fourier neural operator (FNO), has been particularly successful in producing general solutions to PDEs, such as the Navier-Stokes equation. We have formulated an FNO to reproduce solutions of the 2D isotropic elastic wave equation training on synthetic data sets. This requires two significant alterations to the existing FNO structures. By (1) adding the Fourier kernel multiplication with respect to multiple spatial directions and (2) building connections between the Fourier layers, we produce what we refer to as the “one-connection FNO,” which is suitable for use in producing solutions of the elastic wave equation. Post training, the new FNO is examined for accuracy. Compared with the unmodified original FNO, we observe, in particular, an improved prediction of the fields generated with low source frequency, which is suggestive of immediate applicability in inversion. Once trained, the modified FNO operates at approximately 100 times the speed of traditional finite-difference methods on a CPU; this increase in the computational speed, when used within forward modeling, may have important consequences in simulation-intensive inverse problems, such as those based on the Monte Carlo methods.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
Tan完成签到 ,获得积分10
2秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
111完成签到 ,获得积分10
5秒前
风中的善愁完成签到,获得积分10
5秒前
金蛋蛋完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
LiuShenglan完成签到,获得积分10
7秒前
dh完成签到,获得积分10
7秒前
轻松小之完成签到,获得积分10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
12秒前
优雅的帅哥完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
happyAlice完成签到,获得积分10
17秒前
蜗牛完成签到,获得积分10
20秒前
Jc完成签到 ,获得积分10
23秒前
25秒前
ograss完成签到,获得积分10
27秒前
蘑菇发布了新的文献求助10
27秒前
科研通AI2S应助晓曦采纳,获得10
28秒前
30秒前
科研小虫发布了新的文献求助10
33秒前
LipW完成签到,获得积分10
33秒前
乐观忆之应助研友_赖冰凡采纳,获得10
34秒前
对映体发布了新的文献求助30
34秒前
35秒前
sea完成签到,获得积分10
36秒前
轻松小之发布了新的文献求助10
36秒前
李沐唅完成签到 ,获得积分10
36秒前
科研蜗牛完成签到,获得积分10
37秒前
发财小鱼完成签到 ,获得积分10
38秒前
阳光念桃完成签到,获得积分10
39秒前
王三歲发布了新的文献求助10
39秒前
39秒前
谷粱靖完成签到,获得积分10
39秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】请使用合适的网盘上传文件 10000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
The Oxford Encyclopedia of the History of Modern Psychology 1500
Green Star Japan: Esperanto and the International Language Question, 1880–1945 800
Sentimental Republic: Chinese Intellectuals and the Maoist Past 800
The Martian climate revisited: atmosphere and environment of a desert planet 800
Learning to Listen, Listening to Learn 520
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 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3866024
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3408625
关于积分的说明 10658978
捐赠科研通 3132815
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1727733
邀请新用户注册赠送积分活动 832470
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 780298