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Accès ouvert déclaré 2025 preprint

Physics-Informed Neural Networks for the Korteweg-de Vries Equation for Internal Solitary Wave Problem: Forward Simulation and Inverse Parameter Estimation

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Le résumé fourni par la source

Physics-informed neural networks (PINNs) have emerged as a transformative framework for addressing operator learning and inverse problems involving the Korteweg-de Vries (KdV) equation for internal solitary waves. By integrating physical constraints with data-driven optimization, PINNs overcome the critical challenges of parameter unmeasurability in the KdV equation for internal solitary waves in two-layer fluid systems. This work addresses two problems: (1) Operator learning constructs a mapping from parameters to solutions, enabling wave evolution predictions from unknown parameters. Comparative studies demonstrate prediction errors as low as $10^{-4}$ when using 1000 training points. (2) Inverse problem solving leverages sparse and potentially noisy observational data with physics-regularized constraints to invert nonlinear coefficients successfully. Compared to conventional approaches, this end-to-end differentiable paradigm unifies operator learning and inverse problem-solving while overcoming mesh discretization errors and high-dimensional parameter space iteration costs. The method shows effectiveness for internal wave problems in stratified fluids, providing both accurate forward modeling and robust parameter inversion capabilities, even under noise.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

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