Linear attention coupled Fourier neural operator for simulation of three-dimensional turbulence
Notice bibliographique
Résumé
Modeling three-dimensional (3D) turbulence by neural networks is difficult because 3D turbulence is highly nonlinear with high degrees of freedom and the corresponding simulation is memory-intensive. Recently, the attention mechanism has been shown as a promising approach to boost the performance of neural networks on turbulence simulation. However, the standard self-attention mechanism uses O(n2) time and space with respect to input dimension n, and such quadratic complexity has become the main bottleneck for attention to be applied on 3D turbulence simulation. In this work, we resolve this issue with the concept of a linear attention network. The linear attention approximates the standard attention by adding two linear projections, reducing the overall self-attention complexity from O(n2) to O(n) in both time and space. The linear attention coupled Fourier neural operator (LAFNO) is developed for the simulation of 3D isotropic turbulence and free shear turbulence. Numerical simulations show that the linear attention mechanism provides 40% error reduction at the same level of computational cost, and LAFNO can accurately reconstruct a variety of statistics and instantaneous spatial structures of 3D turbulence. The linear attention method would be helpful for the improvement of neural network models of 3D nonlinear problems involving high-dimensional data in other scientific domains.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».