Neural operator architectures approximate operators between infinite-dimensional Banach spaces of functions. They are gaining increased attention in computational science and engineering, due to their potential both to accelerate traditional numerical methods and to enable data-driven discovery. A popular variant of neural operators is the Fourier neural operator (FNO). Previous analysis proving universal operator approximation theorems for FNOs resorts to use of an unbounded number of Fourier modes and limits the basic form of the method to problems with periodic geometry. Prior work relies on intuition from traditional numerical methods, and interprets the FNO as a nonstandard and highly nonlinear spectral method. The present work challenges this point of view in two ways: (i) the work introduces a new broad class of operator approximators, termed nonlocal neural operators (NNOs), which allow for operator approximation between functions defined on arbitrary geometries, and includes the FNO as a special case; and (ii) analysis of the NNOs shows that, provided this architecture includes computation of a spatial average (corresponding to retaining only a single Fourier mode in the special case of the FNO) it benefits from universal approximation. It is demonstrated that this theoretical result unifies the analysis of a wide range of neural operator architectures. Furthermore, it sheds new light on the role of nonlocality, and its interaction with nonlinearity, thereby paving the way for a more systematic exploration of nonlocality, both through the development of new operator learning architectures and the analysis of existing and new architectures.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员