双线性神经网络方法和非线性波的研究
批准号:
12061054
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
32.0 万元
负责人:
苏道毕力格
依托单位:
学科分类:
可积系统及其应用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
苏道毕力格
中文摘要
很多意义重大的自然科学和工程技术问题都可归结为NLEEs的研究。为了求解NLEEs人们提出了众多有效的方法,但诸方法具有各自的适用范围。所以开发新的方法,研究NLEEs的精确解有着重要的理论和实际意义。本项目将基于符号计算,研究双线性神经网络方法和NLEEs的非线性波及其相互作用解。具体研究内容有:1.双线性神经网络方法是我们最近提出的方法。将进一步完善该方法的理论并优化算法,提高方法的有效性和通用性。利用该方法构造NLEEs的多种丰富的精确解。2.基于直接方法,利用符号计算构造NLEEs的丰富的非线性波和相互作用解,并分析其特性。3.求解超定非线性代数方程组的时候,无法实现人工计算,所以必须借助于符号计算。我们将实现各种求解问题的机械化,即编写行之有效、通用性较强的程序包。为了解决利用符号计算软件无法求解非线性代数方程组的问题,我们将研究并行计算和分类讨论等有效措施,提高计算效率。
英文摘要
Many significant natural science and engineering problems can be attributed to the study of NLEEs. In order to solve NLEEs, many effective methods have been proposed, but each method has its own scope of application. Therefore, it has important theoretical and practical significance to develop new methods and study the exact solution of NLEEs. In this project, we will study the bilinear neural network method and the nonlinear waves of NLEEs based on the symbolic calculation. The specific research contents are as follows: 1. Bilinear neural network method is a new method recently proposed by us. The theory of the method will be further improved and the algorithm will be optimized to improve the effectiveness and universality of the method. This method is used to construct a variety of exact solutions of NLEEs. 2. Based on the direct methods, we will construct abundant nonlinear wave and interaction solutions of NLEEs by using symbolic calculation, and analyze their characteristics. 3. When overdetermined nonlinear algebraic equations are solved, manual calculation cannot be realized, so symbolic calculation is necessary. We will realize the mechanization of all kinds of problem solving, that is, to write effective and universal package. In order to solve the problem that the nonlinear algebraic equations cannot be solved by using symbolic computing software, we will study the effective measures such as parallel computation and classification discussion to improve the computational efficiency.
目前非线性演化方程(NLEEs)是各种学科的重要数学模型,所以其精确解的研究有着重要的理论和实际意义,也是对NLEEs研究的基础性问题和主要研究方向之一。我们基于双线性方法和神经网络方法,利用符号计算深入研究了NLEEs的非线性波和相互作用解等问题。具体研究内容如下:.(1)利用双线性神经网络方法构造了多个NLEEs的非线性波、怪波解、呼吸解、相互作用解和其他精确解析解等,获得了丰富的结果。该方法中我们给出测试函数的统一的张量公式,通过神经网络模型图直观地观察到测试函数的结构,并且可自由选择激活函数。编写了该方法的程序包,实现了方法的机械化。.(2)基于双线性方法,利用符号计算构造了NLEEs的丰富的精确解,这些解包括呼吸解、有理解、怪波解、M-怪波解、周期波解、三波解、亮暗孤子解、M-lump解、lump解、lump-type解以及相互作用解等。实现了相应的程序,大大的提高了计算效率。通过三维图、等高线图和密度图分析了所得解的演化行为和物理特征。.(3)基于双线性方法,我们提出了由任意N个测试函数的叠加公式组成的混合解。在这种混合解的表达式中通过自由选择测试函数和项数N,可以得到常规的非线性波和其他一些新颖的解。通过构造这种叠加形式的混合解,我们利用三维图、等高线图和密度图观察到N个函数解之间的相互作用行为,并分析了所得解的动力学特征。.(4)借助符号计算系统Python,利用物理信息神经网络(PINN)算法求解了几个非线性偏微分方程(组)(PDEs)的初边值问题的数值解。并在PINN方法的基础上,提出了一种改进的PINN方法(IPINN),即在PINN网络中引入神经元的局部自适应激活函数来提高神经网络的性能。成功地将IPINN方法应用于非线性PDEs的初边值问题,求解了其数值解。数值实验结果表明,与PINN方法相比,IPINN方法具有收敛速度快、稳定性好、精度高等特点。
基于微分特征列集和Groebner基的偏微分方程的对称机械化算法
-
批准号:11661060
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:38.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:苏道毕力格
-
依托单位:
国内基金
海外基金