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 Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Некоторые опасные для здоровья химические вещества продолжают обнаруживать в окружающей среде спустя десятилетия после того, как их использование решили ограничивать. Масштабный обзор европейских данных показал, где именно сохраняются эти загрязнители и насколько массовым было их распространение.
Ни один регион на Земле не обладает стопроцентной устойчивостью ко всем возможным глобальным катастрофическим рискам. Тем не менее существует место, имеющее максимальный запас прочности в такой ситуации, — и это Австралия.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Приблизительно 130 миллионов лет назад, когда по земле бродили динозавры, какое-то млекопитающее пробежало по влажной песчаной дюне на территории современной южной части Бразилии. Размер оставленных этим древним существом следов поразил палеонтологов.
Проблемы с дыханием во время сна могут отражаться не только на самочувствии днем, но и на интимной жизни мужчин. Новый метаанализ показал, что по мере усугубления таких нарушений во сне показатели эректильной функции снижаются.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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