Soluções de equações diferenciais via redes neurais artificiais

dc.contributor.advisor1Santos, Isaac Pinheiro dos
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-8524-0393
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3793156690673506
dc.contributor.authorGuasti Junior, Wilson
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-2231-3553
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0752949156493099
dc.contributor.referee1Catabriga, Lucia
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-8763-5188
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4364303980383808
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:35Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:35Z
dc.date.issued2021-03-25
dc.description.abstractThe study of differential equations plays an important role in several fields of science and technology, through the modeling of real-world problems. As most of the mathematical models described by differential equations (ordinary and partial) do not have an analytical solution, numerical methods, such as finite differences and finite elements, are widely used to solve it. Recently, many studies have been dedicated to the application of deep artificial neural networks, known as deep learning, in the solution of differential equations, with promising results. The aim of this work is to explore the use of artificial neural networks feedforward in the solution of ordinary and partial differential equations. The neural network was implemented using the Python language, with the Tensorflow library. We applied this methodology in the solution of two initial value problems, in the Poisson problem (two-dimensional), in two unsteady problems (heat and wave equations) and in a singularly perturbed one-dimensional problem (convection-diffusion equation) to evaluate the quality of the solutions obtained . Some comparisons with classical numerical methods, such as Euler, Runge-Kutta, finite differences and finite elements, are presented.
dc.description.resumoO estudo de equações diferenciais exerce um importante papel em vários campos da ciência e tecnologia, através da modelagem de problemas do mundo real. Como grande parte dos modelos matemáticos descritos por equações diferenciais (ordinárias e parciais) não possui solução analítica, método numéricos, como diferenças finitas e elementos finitos, são amplamente utilizados para resolvê-lo. Recentemente, muitos estudos têm sido dedicados na aplicação de redes neurais artificiais profundas, conhecidas como deep learning, no processo de solução de equações diferenciais, com resultados promissores. O objetivo deste trabalho é explorar o uso de modelos de aprendizagem profunda (deep learning) baseados em redes neurais artificiais feedforward na solução de equações diferenciais ordinárias e parciais. A rede neural foi implementada usando a linguagem Python, com a biblioteca Tensorflow. Aplicamos essa metodologia na solução de dois problemas de valor inicial, no problema de Poisson (bidimensional), em dois problemas transientes (equações do calor e da onda) e em um problema singularmente pertubado unidimensional (equação de convecção-difusão) para avaliar a qualidade das soluções obtidas. Algumas comparações com os métodos numéricos clássicos, Euler, Runge-Kutta, diferenças finitas e elementos finitos, são apresentadas.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/14823
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Informática
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Informática
dc.rightsopen access
dc.subjectEquações diferenciais
dc.subjectredes neurais artificiais
dc.subjectTensorflow
dc.subjectaprendizagem profunda
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqCiência da Computação
dc.titleSoluções de equações diferenciais via redes neurais artificiais
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
WilsonGuastiJunior-2021-dissertacao.pdf
Tamanho:
1.97 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format