Hidden physics models: Machine learning of nonlinear partial differential equations

偏微分方程 非线性系统 计算机科学 动力系统理论 微分方程 推论 数学 应用数学 人工智能 物理 数学分析 量子力学
作者
Maziar Raissi,George Em Karniadakis
出处
期刊:Journal of Computational Physics [Elsevier BV]
卷期号:357: 125-141 被引量:1399
标识
DOI:10.1016/j.jcp.2017.11.039
摘要

While there is currently a lot of enthusiasm about “big data”, useful data is usually “small” and expensive to acquire. In this paper, we present a new paradigm of learning partial differential equations from small data. In particular, we introduce hidden physics models, which are essentially data-efficient learning machines capable of leveraging the underlying laws of physics, expressed by time dependent and nonlinear partial differential equations, to extract patterns from high-dimensional data generated from experiments. The proposed methodology may be applied to the problem of learning, system identification, or data-driven discovery of partial differential equations. Our framework relies on Gaussian processes, a powerful tool for probabilistic inference over functions, that enables us to strike a balance between model complexity and data fitting. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated through a variety of canonical problems, spanning a number of scientific domains, including the Navier–Stokes, Schrödinger, Kuramoto–Sivashinsky, and time dependent linear fractional equations. The methodology provides a promising new direction for harnessing the long-standing developments of classical methods in applied mathematics and mathematical physics to design learning machines with the ability to operate in complex domains without requiring large quantities of data.
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
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
科研通AI6.4应助Magic_book采纳,获得10
刚刚
我是老大应助知性的昊焱采纳,获得10
2秒前
慕青应助二柱子采纳,获得10
3秒前
科研通AI6.4应助二柱子采纳,获得10
3秒前
3秒前
无花果应助卡卡采纳,获得10
3秒前
3秒前
ax发布了新的文献求助10
3秒前
天天快乐应助syy采纳,获得10
4秒前
丘比特应助Baylin采纳,获得10
5秒前
zs完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
ZAC发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
00发布了新的文献求助10
7秒前
Hello应助失眠剑采纳,获得10
7秒前
逆旅如行人完成签到,获得积分10
8秒前
勤劳薯片完成签到 ,获得积分10
8秒前
大力美少女完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
9秒前
cliff发布了新的文献求助10
9秒前
平淡的天思完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
杨三月发布了新的文献求助10
12秒前
2211650110发布了新的文献求助10
12秒前
lili完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
nyh发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
17秒前
会举重的树完成签到,获得积分10
17秒前
21秒前
21秒前
Ov5发布了新的文献求助10
21秒前
椰子应助不是张国荣采纳,获得10
21秒前
22秒前
22秒前
zips完成签到,获得积分10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7749362
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9297188
关于积分的说明 20238814
捐赠科研通 7330710
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3309111
关于科研通互助平台的介绍 2460787
邀请新用户注册赠送积分活动 2321382