GINNs: Graph-Informed Neural Networks for multiscale physics

图形模型 人工神经网络 计算机科学 机器学习 人工智能 高斯分布 概率逻辑 贝叶斯网络 高斯过程 理论计算机科学 物理 量子力学
作者
Eric Joseph Hall,Søren Taverniers,Markos A. Katsoulakis,Daniel M. Tartakovsky
出处
期刊:Journal of Computational Physics [Elsevier BV]
卷期号:433: 110192-110192 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.jcp.2021.110192
摘要

We introduce the concept of a Graph-Informed Neural Network (GINN), a hybrid approach combining deep learning with probabilistic graphical models (PGMs) that acts as a surrogate for physics-based representations of multiscale and multiphysics systems. GINNs address the twin challenges of removing intrinsic computational bottlenecks in physics-based models and generating large data sets for estimating probability distributions of quantities of interest (QoIs) with a high degree of confidence. Both the selection of the complex physics learned by the NN and its supervised learning/prediction are informed by the PGM, which includes the formulation of structured priors for tunable control variables (CVs) to account for their mutual correlations and ensure physically sound CV and QoI distributions. GINNs accelerate the prediction of QoIs essential for simulation-based decision-making where generating sufficient sample data using physics-based models alone is often prohibitively expensive. Using a real-world application grounded in supercapacitor-based energy storage, we describe the construction of GINNs from a Bayesian network-embedded homogenized model for supercapacitor dynamics, and demonstrate their ability to produce kernel density estimates of relevant non-Gaussian, skewed QoIs with tight confidence intervals.
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
1秒前
嘟嘟发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
SHT发布了新的文献求助10
2秒前
cy8971发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
思源应助扶苏采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
廉洁发布了新的文献求助10
3秒前
夕夜发布了新的文献求助10
3秒前
养乐多完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI6.4应助jumo采纳,获得10
3秒前
3秒前
yuan发布了新的文献求助10
4秒前
大个应助犹豫语琴采纳,获得10
4秒前
AYEFORBIDER发布了新的文献求助10
4秒前
Nefelibata发布了新的文献求助10
4秒前
vvyfi发布了新的文献求助10
4秒前
上官若男应助qazxc采纳,获得10
4秒前
美好的碧萱完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
zy完成签到 ,获得积分10
5秒前
沉静野狼发布了新的文献求助10
5秒前
qqqq发布了新的文献求助10
5秒前
Orange应助YyHyY采纳,获得10
5秒前
5秒前
zlp完成签到,获得积分10
5秒前
Owen发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
wyz发布了新的文献求助10
6秒前
superspace发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
乐乐应助脆脆鲨采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
科研通AI6.3应助莫听南采纳,获得10
8秒前
钱秀鑫发布了新的文献求助10
8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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 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 7350802
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8962391
关于积分的说明 19037662
捐赠科研通 7000341
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3221017
关于科研通互助平台的介绍 2385726
邀请新用户注册赠送积分活动 2201424