深度Ritz方法和深度Galerkin方法的收敛率分析

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近年来,使用深度神经网络求解偏微分方程引起了人们的广泛关注。然而,现有的理论结果无法充分解释深度学习方法有效的原因。本文对使用深度Ritz方法(DRM)[59]和深度Galerkin方法(DGM)[61]求解二阶椭圆型方程进行了严格的数值分析。本文考虑了Drichilet、Neumann和Robin边界条件。本文考虑的深度神经网络是ReLUk(k≥2)和sigmoidal神经网络。据我们所知,本文建立了DRM和DGM的第一个在H~1(?)空间上的收敛性结果。具体来说,本文展示了如何设置神经网络的深度和宽度以及训练样本数量以达到预期的收敛速度。证明的主要方法是将总体误差分解为逼近误差和统计误差。对于逼近误差,通过特殊构造的神经网络给出上界估计。对于统计误差,利用Rademacher复杂度和覆盖数以及神经网络函数类的性质给出上界估计。
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