已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

A Physics-Informed Neural Network (PINN) framework for generic bioreactor modelling

人工神经网络 生物反应器 计算机科学 工程类 人工智能 化学 有机化学
作者
Monesh kumar Thirugnanasambandam,José M. Pinto,Ekaterina Moskovkina,Rafael S. Costa,Rui Oliveira
出处
期刊:Computers & Chemical Engineering [Elsevier BV]
卷期号:203: 109354-109354 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.compchemeng.2025.109354
摘要

Many previous studies have explored hybrid semiparametric models merging Artificial Neural Networks (ANNs) with mechanistic models for bioprocess applications. More recently, Physics-Informed Neural Networks (PINNs) have emerged as promising alternatives. Both approaches seek to incorporate prior knowledge in ANN models, thereby decreasing data dependency whilst improving model transparency and generalization capacity. In the case of hybrid semiparametric modelling, the mechanistic equations are hard coded directly into the model structure in interaction with the ANN. In the case of PINNs, the same mechanistic equations must be “learned” by the ANN structure during the training. This study evaluates a dual-ANN PINN structure for generic bioreactor problems that decouples state and reaction kinetics parameterization. Furthermore, the dual-ANN PINN is benchmarked against the general hybrid semiparametric bioreactor model under comparable prior knowledge scenarios across 2 case studies. Our findings show that the dual-ANN PINN can level the prediction accuracy of hybrid semiparametric models for simple problems. However, its performance degrades significantly when applied to extended temporal extrapolation or to complex problems involving high-dimensional process states subject to time-varying control inputs. The latter is primarily due to the more complex multi-objective training of the dual-ANN PINN structure and to physics-based extrapolation errors beyond the training domain.

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
温暖书雪完成签到,获得积分10
2秒前
超级翰完成签到 ,获得积分10
4秒前
7秒前
7秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
tqy发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
13秒前
李健的小迷弟应助泷生采纳,获得10
13秒前
沉默的瑞宝完成签到 ,获得积分10
15秒前
caixk完成签到 ,获得积分10
15秒前
彬彬完成签到,获得积分10
15秒前
19秒前
聪明但笨发布了新的文献求助10
19秒前
李爱国应助Just采纳,获得10
19秒前
lazycath03发布了新的文献求助10
20秒前
挖掘机完成签到,获得积分10
20秒前
Fortitude完成签到 ,获得积分10
21秒前
Suo发布了新的文献求助10
22秒前
刘鑫慧发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
Ava应助bam采纳,获得10
25秒前
Lucas应助tqy采纳,获得10
25秒前
雨后完成签到 ,获得积分10
27秒前
王者归来完成签到,获得积分10
30秒前
32秒前
Ksoso完成签到,获得积分10
33秒前
所所应助caixk采纳,获得10
37秒前
sittingduck完成签到,获得积分10
39秒前
weihe完成签到,获得积分10
39秒前
41秒前
leungzzz完成签到,获得积分10
44秒前
46秒前
刘医生发布了新的文献求助10
47秒前
高分求助中
Clinical Epidemiology: The Essentials, 6e 10000
(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
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
The Immune System (Fifth Edition) 500
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6570122
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8349029
关于积分的说明 17886831
捐赠科研通 5698810
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2944692
邀请新用户注册赠送积分活动 1920589
关于科研通互助平台的介绍 1797715