Tackling the curse of dimensionality with physics-informed neural networks
Notice bibliographique
Résumé
The curse-of-dimensionality taxes computational resources heavily with exponentially increasing computational cost as the dimension increases. This poses great challenges in solving high-dimensional partial differential equations (PDEs), as Richard E. Bellman first pointed out over 60 years ago. While there has been some recent success in solving numerical PDEs in high dimensions, such computations are prohibitively expensive, and true scaling of general nonlinear PDEs to high dimensions has never been achieved. We develop a new method of scaling up physics-informed neural networks (PINNs) to solve arbitrary high-dimensional PDEs. The new method, called Stochastic Dimension Gradient Descent (SDGD), decomposes a gradient of PDEs' and PINNs' residual into pieces corresponding to different dimensions and randomly samples a subset of these dimensional pieces in each iteration of training PINNs. We prove theoretically the convergence and other desired properties of the proposed method. We demonstrate in various diverse tests that the proposed method can solve many notoriously hard high-dimensional PDEs, including the Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) and the Schrödinger equations in tens of thousands of dimensions very fast on a single GPU using the PINNs mesh-free approach. Notably, we solve nonlinear PDEs with nontrivial, anisotropic, and inseparable solutions in less than one hour for 1000 dimensions and in 12 h for 100,000 dimensions on a single GPU using SDGD with PINNs. Since SDGD is a general training methodology of PINNs, it can be applied to any current and future variants of PINNs to scale them up for arbitrary high-dimensional PDEs.
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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 | 0,001 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».