基于物理信息 Muncktz-Szasz 网络发现缩放指数
机器学习
2026-02-02 v1 数值分析
数值分析
摘要
靠近奇点、界面和临界点的物理系统会呈现幂律缩放,而标准神经网络则将支配性指数隐含地忽略。我们引入物理信息 Muncktz-Szasz 网络 (MSN-PINN),这是一种处理缩放指数作为可训练参数的幂律基函数网络。该模型同时输出解及其缩放结构。我们证明了可辨识性,即唯一恢复性,并指出在满足这些条件时,已知指数与学习指数之间的平方误差按 规模缩放。通过实验,MSN-PINN 在噪声和稀疏采样下实现 1--5% 的误差进行单指数恢复。它以 0.009% 的误差恢复二维拉普拉斯方程的棱角奇点指数,匹配 1967 年 Kondrat'ev 的经典结果,并以 0.03% 和 0.05% 的误差恢复单边问题中由外部力引起的指数。针对 40 构图的楔形基准,达到 100% 成功率,平均误差为 0.022%。约束感知训练编码边界条件兼容性等物理要求,准确率显著优于朴素训练高出三个数量级。通过将神经网络的表达能力与渐近分析的可解释性相结合,MSN-PINN 产生的学习参数具有直接物理意义。
引用
@article{arxiv.2601.22751,
title = {Discovering Scaling Exponents with Physics-Informed M\"untz-Sz\'asz Networks},
author = {Gnankan Landry Regis N'guessan and Bum Jun Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.22751},
year = {2026}
}
备注
26 pages, 6 figures