A14 / research

科学机器学习、PINN 与神经算子

科学机器学习、PINN 与神经算子围绕第一编 物理约束学习、第二编 算子学习、第三编 科学验证与综合复习建立连续章节顺序。

结构
3 编 · 6
适合读者
适合准备阅读研究文献并需要统一记号、方法和边界条件的读者。
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BEFORE READING

先修与记号

本册对象

连接物理模型、微分方程、可微计算、物理约束网络和算子学习。

先修教材

符号约定

  • 本册在首次使用时定义科学机器学习、PINN 与神经算子专用符号,并区分标量、向量、算子与单位。
  • 同一符号出现多种约定时明确命名空间、假设和适用章节。

CONTENTS

完整目录

PART 01

第一编 物理约束学习

第一编 物理约束学习组织可微物理、自动微分与守恒约束、物理信息神经网络与残差训练,形成连续的学习单元。

  1. 01

    可微物理、自动微分与守恒约束

    区分对离散模拟器求导和直接学习代理模型,推导切线或伴随梯度并检查单位、守恒和离散误差。

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  2. 02

    物理信息神经网络与残差训练

    把微分方程、初边值条件和观测写成复合损失,分析采样、尺度失衡、频谱偏差与残差不足。

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PART 02

第二编 算子学习

第二编 算子学习组织DeepONet 与算子逼近、Fourier 神经算子与网格泛化,形成连续的学习单元。

  1. 03

    DeepONet 与算子逼近

    用 branch net 编码输入函数、trunk net 编码查询位置,解释算子逼近、传感器选择和离散化依赖。

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  2. 04

    Fourier 神经算子与网格泛化

    在函数空间中学习解算子,推导 Fourier 层并检查网格变化、频谱截断、边界条件和零样本超分辨率。

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PART 03

第三编 科学验证与综合复习

第三编 科学验证与综合复习组织逆问题、数据同化与不确定性、基准、外推边界与科学机器学习综合复习,形成连续的学习单元。

  1. 05

    逆问题、数据同化与不确定性

    联合前向模型、观测算子、正则化与概率推断求解逆问题,区分参数、观测和模型不确定性。

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  2. 06

    基准、外推边界与科学机器学习综合复习

    综合可微模拟、PINN 与算子学习,以守恒、网格收敛、外推、成本和不确定性量化评价科学模型。

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综合练习

  • 每章安排定义辨析、推导计算和结果核验练习。
  • 本册末章安排跨 Part 综合题,并保留可复算的解题检查点。

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