Нейросети упростят сложные расчеты в науке и финансах
Исследователи из Центра искусственного интеллекта Сколтеха предложили новую архитектуру нейросети для генерации структурированных криволинейных координатных сеток — важного инструмента расчетов в физике, биологии и даже финансах.
Работа опубликована в журнале Scientific Reports. «Построение координатной сетки — ключевая задача для моделирования. Она нужна, чтобы разбить сложное пространство на маленькие понятные кусочки, где можно точно считать, как меняются разные величины — температура, скорость, давление и так далее. Без хорошей сетки расчеты становятся либо неточными, либо вообще невозможными: в физике они помогают моделировать движение жидкостей и газов, в биологии — рост тканей и распространение лекарств, в финансах — предсказывать колебания рынков. Предложенный подход открывает новые возможности в построении сеток с помощью искусственного интеллекта», — отмечает первый автор работы Бари Хайруллин, аспирант программы «Вычислительные системы и анализ данных в науке и технике» Сколтеха.
В отличие от традиционных методов, например уравнений Уинслоу, которые требуют численного решения систем дифференциальных уравнений, новая архитектура трактует нейросеть как диффеоморфизм между регулярной и физической областями. Это позволяет аналитически вычислять якобиан преобразования и оперативно перестраивать сетку при изменении распределения узлов.
Авторы рассмотрели два варианта — с использованием физических функционалов (Physics-Informed Neural Networks, PINN) и без них. Во втором случае удалось вывести аналитические оценки, обеспечивающие невырожденность отображения, контроль знака и нижней границы детерминанта якобиана. Это позволяет предотвратить появление перегибов и гарантировать биективность отображения.
Ключевое отличие предложенной архитектуры от существующих, таких как MGNet, заключается в использовании остаточных связей между слоями. Это позволяет интерпретировать отображение как последовательность малых деформаций, начиная от тождественного преобразования, и обеспечивает гибкий локальный контроль качества построенной сетки.
Численные эксперименты подтвердили эффективность подхода, в том числе для многосвязных областей, где особенно важна точность аппроксимации геометрии при решении уравнений в частных производных.
«Обработка геометрических преобразований с помощью нейросетей может стать новым этапом в развитии методов генерации сеток, — объясняет соавтор исследования Сергей Рыковaнов, руководитель Лаборатории суперкомпьютеров в искусственном интеллекте в Центре ИИ Сколтеха. — Следующим шагом станет обобщение результатов на трехмерные области».
Часть вычислений была выполнена на суперкомпьютере «Жорес» в Сколтехе.
Telegram 
Дзен 
VK В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно