Connecting the geometry and dynamics of many-body complex systems with message passing neural operators
Auteurs : Nicholas A. Gabriel, Neil F. Johnson, George Em Karniadakis
Résumé : The relationship between scale transformations and dynamics established by renormalization group techniques is a cornerstone of modern physical theories, from fluid mechanics to elementary particle physics. Integrating renormalization group methods into neural operators for many-body complex systems could provide a foundational inductive bias for learning their effective dynamics, while also uncovering multiscale organization. We introduce a scalable AI framework, ROMA (Renormalized Operators with Multiscale Attention), for learning multiscale evolution operators of many-body complex systems. In particular, we develop a renormalization procedure based on neural analogs of the geometric and laplacian renormalization groups, which can be co-learned with neural operators. An attention mechanism is used to model multiscale interactions by connecting geometric representations of local subgraphs and dynamical operators. We apply this framework in challenging conditions: large systems of more than 1M nodes, long-range interactions, and noisy input-output data for two contrasting examples: Kuramoto oscillators and Burgers-like social dynamics. We demonstrate that the ROMA framework improves scalability and positive transfer between forecasting and effective dynamics tasks compared to state-of-the-art operator learning techniques, while also giving insight into multiscale interactions. Additionally, we investigate power law scaling in the number of model parameters, and demonstrate a departure from typical power law exponents in the presence of hierarchical and multiscale interactions.
Outils pour cet article
Posez des questions sur cet article à notre assistant IA
Vous pouvez aussi discutez avec plusieurs papiers à la fois ici.
Le résumé précédent a été créé il y a plus d'un an et peut être réexécuté (si nécessaire) en cliquant sur le bouton Exécuter ci-dessous.
Articles similaires résumés avec nos outils d'IA
Naviguez à travers encore plus d'articles similaires en utilisant une
représentation arborescenteRecherchez des articles similaires (en version bêta)
Nous comparons le titre et le résumé avec les articles indexés dans notre base. Pour les articles arXiv, la recherche porte sur la même catégorie ; pour les DOI et les autres sources, elle couvre toutes les sources et disciplines. Vous pouvez la relancer à mesure que notre base s’enrichit.
Avertissement : Notre outil de synthèse basé sur l'IA et l'assistant virtuel fournis sur ce site Web peuvent ne pas toujours fournir des résumés complets ou des réponses exactes. Nous vous encourageons à examiner attentivement et à évaluer le contenu généré pour vous assurer de sa qualité et de sa pertinence par rapport à vos besoins.