ความเป็นมา:
ฉันได้สร้างโซลูชันตัวเลขที่ใช้งานได้หนึ่งตัวสำหรับ Navier-Stokes 2d เท่านั้นสำหรับหลักสูตร มันเป็นทางออกสำหรับการไหลของโพรงที่ขับเคลื่อนด้วยฝา อย่างไรก็ตามหลักสูตรดังกล่าวได้พูดคุยเกี่ยวกับสกีมาจำนวนหนึ่งสำหรับการแยกเชิงพื้นที่และการแยกเวลา ฉันใช้หลักสูตรการจัดการสัญลักษณ์มากขึ้นที่นำไปใช้กับ NS ด้วย
แนวทางตัวเลขเพื่อจัดการการแปลงสมการวิเคราะห์ / สัญลักษณ์จาก PDE เป็นผลต่างที่แน่นอน ได้แก่ :
- ออยเลอร์ FTFS, FTCS, BTCS
- หละหลวม
- การเล่นต้องเตจุดกึ่งกลาง
- หละหลวม-Wendroff
- MacCormack
- ออฟเซ็ตกริด (การกระจายเชิงพื้นที่ช่วยให้ข้อมูลสามารถแพร่กระจายได้)
- TVD
สำหรับฉันในเวลาเหล่านี้ดูเหมือนว่า "ชื่อแทรกพบรูปแบบและมันเกิดขึ้นในการทำงาน" หลายสิ่งเหล่านี้มาจากก่อนเวลา "ซิลิคอนที่อุดมสมบูรณ์" พวกเขาทั้งหมดประมาณ ในวงเงินที่พวกเขา ในทางทฤษฎีนำไปสู่การ PDE
ในขณะที่ Direct Numerical Simulation ( DNS ) คือความสนุกและ Reynolds Averaged Navier-Stokes ( RANS ) ก็สนุก แต่พวกมันเป็น "จุดปลาย" สองจุดของความต่อเนื่องระหว่างการคำนวณที่ง่ายต่อการคำนวณและแสดงถึงปรากฏการณ์อย่างสมบูรณ์ มีหลายครอบครัวของวิธีการที่อาศัยอยู่ภายในเหล่านี้
ฉันมีอาจารย์ CFD กล่าวในการบรรยายว่านักแก้ปัญหา CFD ส่วนใหญ่ทำรูปภาพสวย ๆ แต่ส่วนใหญ่รูปภาพเหล่านั้นไม่ได้เป็นตัวแทนของความเป็นจริงและมันยากและใช้งานมากเพื่อแก้ปัญหาที่ แสดงถึงความเป็นจริง
ลำดับของการพัฒนา (ตามที่ฉันเข้าใจไม่ครบถ้วน) คือ:
- เริ่มต้นด้วยสมการที่ควบคุม -> PDE
- กำหนด discretization เชิงพื้นที่และเวลาของคุณ -> กริดและกฎ FD
- ใช้กับโดเมนรวมถึงเงื่อนไขเริ่มต้นและเงื่อนไขขอบเขต
- แก้ปัญหา (ความแปรปรวนจำนวนมากในการผกผันเมทริกซ์)
ดำเนินการตรวจสอบความเป็นจริงขั้นต้นพอดีกับโซลูชั่นที่รู้จัก ฯลฯ
สร้างแบบจำลองทางกายภาพที่เรียบง่ายขึ้นซึ่งมาจากผลการวิเคราะห์
- ทดสอบวิเคราะห์และประเมินผล
- วนซ้ำ (กระโดดกลับไปที่ขั้นตอนที่ 6, 3 หรือ 2)
ความคิด:
เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้ทำงานกับโมเดลรถเข็นต้นไม้เอียงป่าสุ่มและต้นไม้ไล่ระดับสีไล่ระดับ พวกเขาปฏิบัติตามกฎที่ได้มาทางคณิตศาสตร์มากขึ้นและคณิตศาสตร์จะขับรูปร่างของต้นไม้ พวกเขาทำงานเพื่อทำให้ฟอร์ม discretized ดี
แม้ว่าวิธีการตัวเลขที่มนุษย์สร้างขึ้นเหล่านี้จะใช้งานได้บ้าง แต่ก็จำเป็นต้องมี "วูดู" เพื่อเชื่อมต่อผลลัพธ์ของพวกเขากับปรากฏการณ์ทางกายภาพ บ่อยครั้งที่การจำลองไม่ได้แทนที่การทดสอบและการทวนสอบจริง มันง่ายที่จะใช้พารามิเตอร์ที่ไม่ถูกต้องหรือไม่บัญชีสำหรับการเปลี่ยนแปลงในรูปทรงเรขาคณิตหรือพารามิเตอร์การใช้งานที่มีประสบการณ์ในโลกแห่งความจริง
คำถาม:
- มีวิธีใดบ้างที่จะทำให้ธรรมชาติของปัญหากำหนด
discretization ที่เหมาะสมรูปแบบความแตกต่างเชิงพื้นที่และเชิงเวลาเงื่อนไขเริ่มต้นหรือวิธีแก้ปัญหา? - โซลูชันที่มีความคมชัดสูงพร้อมกับเทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องสามารถใช้ในการสร้างโครงร่างที่แตกต่างกันซึ่งมีขนาดของขั้นตอนที่ใหญ่กว่ามาก
- แผนการทั้งหมดนี้สามารถเข้าถึงได้ง่าย "สามารถเข้าถึงได้อย่างมนุษย์ปุถุชน" - มีองค์ประกอบหลายอย่าง มีรูปแบบที่แตกต่างกับองค์ประกอบหลายพันรายการที่ทำงานได้ดีขึ้นหรือไม่ มันได้มาอย่างไร
หมายเหตุ: ฉันจะติดตามด้วยการทำให้ชัดเจนเชิงประจักษ์และได้รับการสังเกตุ (เมื่อเทียบกับการวิเคราะห์) ในคำถามที่แยกต่างหาก
UPDATE:
ใช้การเรียนรู้อย่างลึกซึ้งเพื่อเร่งกระแส Boltzmann ให้ความเร็วเพิ่มขึ้น 9x สำหรับเคสของพวกเขา
Hennigh, O. (กด) Lat-Net: เครื่องจำลองการไหลของตาข่าย Lattice Boltzmann ที่ใช้เครือข่าย Neural Deep สืบค้นจาก: https://arxiv.org/pdf/1705.09036.pdf
Repo ด้วยรหัส (ฉันคิดว่า):
https://github.com/loliverhennigh/Phy-Netเร็วกว่า GPU ประมาณ 2 ออเดอร์, Magnitude 4 ออร์เดอร์หรือ ~ O (10,000x) เร็วกว่าซีพียูและฮาร์ดแวร์เดียวกัน
Guo, X. , Li, W. & Ioiro, F. เครือข่ายประสาทเทียมสำหรับการประมาณการไหลอย่างต่อเนื่อง สืบค้นจาก: https://autodeskresearch.com/publications/convolutional-neural-networks-steady-flow-approximation
คนอื่น ๆ ที่ดูหัวข้อนี้เมื่อ 20 ปีก่อน:
Muller, S. , Milano, M. & Koumoutsakos P. การประยุกต์ใช้อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อการสร้างแบบจำลองการไหลและการเพิ่มประสิทธิภาพ ศูนย์เพื่อการวิจัยประจำปี Turbulence บทสรุปงานวิจัยสืบค้นจาก: https://web.stanford.edu/group/ctr/ResBriefs99/petros.pdf
อัปเดต (2017):ลักษณะ
นี้เป็นการใช้วิธีที่ไม่ใช่การไล่ระดับสีในการเรียนรู้ลึกซึ่งเป็นเวทีที่มีการไล่ระดับสีแบบเอกสิทธิ์เฉพาะบุคคล ในขณะที่ความหมายโดยตรงของกิจกรรมคือการเรียนรู้เชิงลึกมันยังแสดงให้เห็นว่า GA สามารถใช้เป็นวิธีการแก้ปัญหาที่ยากมากลึกมากและซับซ้อนมากในระดับที่สอดคล้องกับหรือดีกว่าวิธีการไล่ระดับที่ลาดลง
ภายในขอบเขตของคำถามนี้อาจแนะนำว่าการโจมตีด้วยเครื่องขนาดใหญ่การเรียนรู้ด้วยเครื่องอาจอนุญาตให้ "แม่แบบ" ในเวลาและพื้นที่ที่เร่งการรวมกันของวิธีการไล่ระดับโดเมน บทความไปไกลเท่าที่จะบอกว่าบางครั้งไปในทิศทางของการสืบเชื้อสายการไล่ระดับสีออกไปจากการแก้ปัญหา ในขณะที่มีปัญหาใด ๆ กับ optima ท้องถิ่นหรือวิถีทางพยาธิวิทยา (ปัญหาที่มีมูลค่าสูงที่สุดในโลกมีบางส่วนของสิ่งเหล่านี้) ก็คาดว่าการไล่ระดับสีไม่ได้ให้ข้อมูลทั่วโลกก็ยังดีที่จะมีปริมาณและตรวจสอบเชิงประจักษ์ ในบทความนี้และความสามารถในการ "กระโดดข้ามขอบเขต" โดยไม่ต้อง "ลดการเรียนรู้" ตามที่คุณได้รับแรงผลักดันหรือการผ่อนคลาย
อัปเดต (2019):
ดูเหมือนว่าตอนนี้ google มีส่วนร่วม "วิธีหาตัวแก้ที่ดีกว่า" ของปริศนา AI ลิงค์นี่เป็นส่วนหนึ่งของการทำให้ AI ทำการแก้ปัญหา
** อัปเดต (2020): ** และตอนนี้พวกเขากำลังทำมันและทำได้ดี ...
https://arxiv.org/pdf/1911.08655.pdf
อาจเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าพวกเขาสามารถแยกโครงสร้าง NN ออกจากกันเพื่อกำหนด discretization ฉันชอบรูปที่ 4 เป็นพิเศษ