数学 > 数值分析
[提交于 2024年12月2日
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标题: 基于变形的框架用于学习定义在变化域上的PDE的解映射
标题: A deformation-based framework for learning solution mappings of PDEs defined on varying domains
摘要: 在本工作中,我们建立了一个基于变形的框架,用于学习定义在变化域上的偏微分方程(PDE)的解映射。根据变形,定义在变化域上的函数的并集可以被识别为一个度量空间,然后解映射被视为一个连续的度量到度量的映射,随后可以通过两种不同的策略表示为另一个连续的度量到巴拿赫空间的映射,分别称为D2D框架和D2E框架。我们指出,这种度量到巴拿赫空间的映射可以通过神经网络进行学习,因此解映射也随之被学习。通过这个框架,为学习定义在变化域上的PDE的解映射问题建立了严格的收敛性分析。由于该理论框架基于几个关键假设,这些假设需要针对给定的具体问题进行验证,因此我们以星形域作为典型例子进行研究,其他情况也可以类似地进行验证。该框架有三个重要特征:(1) 所考虑的域不需要是微分同构的,因此只要它们是同胚的,就可以由一个模型覆盖广泛的区域。(2) 变形映射不需要是连续的,因此可以通过结合主要的身份映射和局部变形映射来灵活建立。这种能力有助于解决只有几何局部部分发生变化的大规模系统。(3) 如果采用保持线性的神经算子,如MIONet,该框架仍然在其源项上保持对线性PDE的代理解映射的线性,因此可以应用于混合迭代方法。最后,我们进行了若干数值实验以验证我们的理论结果。
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