PINN+迁移学习,是一个创新度Max的方向!其为处理复杂问题提供了高效、准确的方法,尤其是数据获取困难、标注难度大的领域(医学影像、能源预测、气候建模……)。
目前其在各顶会顶刊都备受青睐,且效果显著!比如Nature上,在锂电池健康预测状态预测任务中,性能狂提60%的PINN;一区顶刊上,计算成本直降100倍的STM……
这主要得益于:迁移学习能用已有的数据或预训练模型,使PINN无需从头训练,从而节省时间、减少对数据标注的依赖。而PINN通过融入物理定律和约束,则使模型在预测时能够遵循物理规律,进而提高准确性!
为方便大家研究的进行,我给大家精心挑选了8篇高质量必读论文,且做了概括解析,相信能给大家带来更多idea启发
论文原文+开源代码需要的同学看文末
Physics-Informed Deep Learning and Partial Transfer Learning for Bearing Fault Diagnosis in the Presence of Highly Missing Data
内容:本文提出了一种名为PTPAI方法,用于解决在数据缺失严重的情况下轴承故障诊断问题。该方法结合了物理信息深度学习生成合成数据和偏集故障诊断技术,通过RF-Mixup方法处理类别不平衡问题,并利用MK-MMSD和CDAN等技术减少合成数据与实际数据之间的分布差异。实验结果表明,该方法在CWRU和JNU数据集上表现出色,有效解决了数据缺失、类别不平衡和偏集问题。、
Transfer learning based physics-informed neural networks for solving inverse problems in engineering structures under different loading scenarios
内容:这篇文章提出了一种基于迁移学习的物理信息神经网络(PINNs)方法,用于解决工程结构中的逆问题,特别是在不同加载条件下预测外部载荷。研究的核心是通过非量纲化和多任务学习(使用不确定性加权)来提高PINNs在解决线性和超弹性问题时的训练效率和精度。此外,文章还展示了如何利用有限的位移监测点数据,结合物理定律的正则化作用,预测结构的外部载荷。通过迁移学习,预训练模型可以在新的工程场景中进行微调,从而在几何缩放和复杂加载条件下快速准确地预测载荷,显著降低了对数据量的需求和计算成本。
Physics-informed neural network for lithiumion battery degradation stable modeling and prognosis
内容:本文提出了一种基于物理信息神经网络(PINN)的锂离子电池健康状态(SOH)估计方法,通过结合经验退化和状态空间方程建模电池退化动态,并利用神经网络捕捉电池退化特性。研究设计了一种通用特征提取方法,从电池充电末期的短时间数据中提取统计特征,使其适用于不同化学成分和充放电协议的电池。
Transfer learning-based physics-informed convolutional neural network for simulating flow in porous media with time varying controls
内容:本文提出了一种基于迁移学习的物理信息卷积神经网络(PICNN),用于模拟多孔介质中具有时变井控条件的两相流动。该模型通过离散化的状态空间方程建立控制到状态的回归映射,采用双平行U-Net结构,输入为井控条件,输出为系统状态(如油压和含水饱和度)。通过逐步训练每个时间步的网络,并利用迁移学习技术加速后续时间步的训练,该模型在不同维度的储层模型中表现出良好的计算效率和准确性,且计算时间不随模型维度增加而显著增长。
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