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PMNN:物理模型驱动的神经网络,用于求解时间分数阶微分方程
Chaos, Solitons & Fractals ( IF 5.3 ) Pub Date : 2023-11-11 , DOI: 10.1016/j.chaos.2023.114238
Zhiying Ma , Jie Hou , Wenhao Zhu , Yaxin Peng , Ying Li

本文提出了一种创新的物理模型驱动神经网络(PMNN)方法来求解时间分数阶微分方程。它建立了基于物理模型驱动的神经网络的时间迭代方案,有效地将深度神经网络(DNN)与分数阶导数插值近似相结合。具体来说,一旦分数阶微分算子被离散化,DNN 就被用作将插值近似技术与微分方程集成的桥梁。在此集成的基础上,我们构建了基于神经的迭代方案。随后,通过训练 DNN 来学习这种时间迭代方案,可以获得微分方程的近似解。所提出的方法旨在尽可能保留方程中的内在物理信息。它充分利用神经网络强大的拟合能力,同时保持分数阶微分方程差分格式的效率。实验结果表明,PMNN 保持了与传统方法相当的精度,同时表现出优越的计算效率。这意味着 PMNN 在解决大规模问题方面具有潜力。此外,当同时考虑误差和收敛速度时,PMNN 始终优于 fPINN。此外,PMNN 的性能L2-1σ超过了L1在整体比较中。数据和代码可以在https://github.com/DouMiao1226/PMNN找到。





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更新日期:2023-11-12
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