Parallel physics-informed neural networks via domain decomposition

区域分解方法 超参数 计算机科学 领域(数学分析) 人工神经网络 灵活性(工程) 分解 代表(政治) 反向 并行计算 空格(标点符号) 超级计算机 算法 理论计算机科学 数学 人工智能 有限元法 物理 几何学 热力学 统计 操作系统 政治 数学分析 生物 法学 生态学 政治学
作者
Khemraj Shukla,Ameya D. Jagtap,George Em Karniadakis
出处
期刊:Journal of Computational Physics [Elsevier BV]
卷期号:447: 110683-110683 被引量:295
标识
DOI:10.1016/j.jcp.2021.110683
摘要

We develop a distributed framework for the physics-informed neural networks (PINNs) based on two recent extensions, namely conservative PINNs (cPINNs) and extended PINNs (XPINNs), which employ domain decomposition in space and in time-space, respectively. This domain decomposition endows cPINNs and XPINNs with several advantages over the vanilla PINNs, such as parallelization capacity, large representation capacity, efficient hyperparameter tuning, and is particularly effective for multi-scale and multi-physics problems. Here, we present a parallel algorithm for cPINNs and XPINNs constructed with a hybrid programming model described by MPI + X, where X ∈{CPUs,GPUs}. The main advantage of cPINN and XPINN over the more classical data and model parallel approaches is the flexibility of optimizing all hyperparameters of each neural network separately in each subdomain. We compare the performance of distributed cPINNs and XPINNs for various forward problems, using both weak and strong scalings. Our results indicate that for space domain decomposition, cPINNs are more efficient in terms of communication cost but XPINNs provide greater flexibility as they can also handle time-domain decomposition for any differential equations, and can deal with any arbitrarily shaped complex subdomains. To this end, we also present an application of the parallel XPINN method for solving an inverse diffusion problem with variable conductivity on the United States map, using ten regions as subdomains.
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
SilentLight完成签到,获得积分10
1秒前
苦尽甘来完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
脑袋空空完成签到,获得积分10
1秒前
yanyan完成签到,获得积分10
2秒前
隐形的幻梅关注了科研通微信公众号
2秒前
11完成签到,获得积分10
3秒前
C1nderella完成签到,获得积分10
3秒前
顺心寄容完成签到,获得积分10
3秒前
Kane完成签到,获得积分10
4秒前
海王星完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
hanxx完成签到,获得积分10
5秒前
凉风送信完成签到,获得积分10
5秒前
wtz499078677完成签到,获得积分10
5秒前
斯文败类应助jespark采纳,获得10
5秒前
新秀完成签到,获得积分10
6秒前
无风之旅完成签到,获得积分10
6秒前
Xie完成签到,获得积分10
6秒前
太阳女神完成签到 ,获得积分10
6秒前
11发布了新的文献求助20
6秒前
生动的如花完成签到,获得积分10
6秒前
搜集达人应助luo采纳,获得10
7秒前
翁醉山完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
忧郁的发夹完成签到 ,获得积分10
8秒前
两回事完成签到 ,获得积分10
8秒前
跳跳虎完成签到,获得积分10
8秒前
是人完成签到 ,获得积分10
9秒前
屁王发布了新的文献求助10
9秒前
呆萌晓蓝关注了科研通微信公众号
10秒前
10秒前
Mercy完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
科研狗发布了新的文献求助10
10秒前
maomao完成签到,获得积分10
10秒前
凉月发布了新的文献求助10
11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
An Introduction to Foreign Language Learning and Teaching 750
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Les chinois de jakarta: temples et vie collective 500
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
What is the Future of Psychotherapy in Digital Age? Technology, AI Bots, and Psychotherapy after Covid 444
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 7627815
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9202267
关于积分的说明 19730080
捐赠科研通 7197547
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3273903
关于科研通互助平台的介绍 2436220
邀请新用户注册赠送积分活动 2270047