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:1213
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
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
123发布了新的文献求助10
2秒前
yewungs完成签到,获得积分10
3秒前
852应助呼啦啦采纳,获得10
4秒前
英姑应助不要学医采纳,获得10
4秒前
可爱的函函应助tesla采纳,获得10
4秒前
树下发布了新的文献求助10
5秒前
omo完成签到,获得积分10
5秒前
太空人完成签到,获得积分10
6秒前
希望天下0贩的0应助fate0325采纳,获得10
6秒前
6秒前
Laplus完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
核桃驳回了赘婿应助
8秒前
leonnnnnnnn完成签到,获得积分20
8秒前
CHyaa完成签到,获得积分10
10秒前
bkagyin应助木头人采纳,获得10
10秒前
10秒前
芒果豆豆完成签到,获得积分10
12秒前
zz完成签到,获得积分10
12秒前
YUY发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
111发布了新的文献求助10
12秒前
虚心念桃发布了新的文献求助150
13秒前
yhm7426发布了新的文献求助20
13秒前
烟花应助woody采纳,获得10
13秒前
Mtoc完成签到 ,获得积分10
14秒前
mengdewen发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
罗霄山完成签到,获得积分10
15秒前
NexusExplorer应助LI采纳,获得10
16秒前
112发布了新的文献求助10
17秒前
侯姝宇完成签到,获得积分20
17秒前
18秒前
YUY完成签到,获得积分10
18秒前
科研通AI5应助拿云采纳,获得10
18秒前
不安的斑马完成签到,获得积分10
19秒前
霸气的怜珊完成签到,获得积分20
19秒前
19秒前
企鹅发布了新的文献求助10
19秒前
高分求助中
(禁止应助)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Logical form: From GB to Minimalism 5000
Qualitative Inquiry and Research Design: Choosing Among Five Approaches 5th Edition 2000
International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants (Madrid Code) (Regnum Vegetabile) 1500
Linear and Nonlinear Functional Analysis with Applications, Second Edition 1200
Stereoelectronic Effects 1000
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 880
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 4200195
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3735461
关于积分的说明 11762053
捐赠科研通 3408180
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1870130
邀请新用户注册赠送积分活动 925805
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 836220