可微分混合建模框架:从实验数据学习并优化化学传输过程

arXiv论文提出将JAX有限体积求解器与可学习神经网络结合,用于发现本构定律并拟合初始条件,适用于涉及质量、能量和动量传输的化学分离过程。

AI解读:传统化学工程传输模型依赖人工挑选的本构定律,并假定初始条件精确已知,这些限制在实际中常导致预测偏差和系统误差。黑箱神经网络代理虽能贴合数据,但缺乏物理一致性,且仅适用于训练任务。该框架通过将JAX有限体积求解器与可学习神经网络组件集成,既能从实验数据中自动发现本构定律,又能拟合未知初始条件,从而更准确地建模真实传输系统。此外,其可微性支持对实验参数进行定向优化,为涉及质量、能量和动量传输的化学分离过程提供了一种新的建模与优化途径。研究者可借此减少对手工定律的依赖,提高模型的物理可信度,但框架目前仅针对总体平衡方程,其通用性和实际效果有待进一步验证。

9 月 3 日提交至arXiv的一篇论文(编号 2609.04011)提出一种通用可微分混合建模框架,用于传输过程的学习与优化。该框架将JAX有限体积总体平衡求解器与可学习神经网络组件结合,使模型能够从真实实验数据中发现本构定律并拟合初始条件。

论文指出,传统传输模型常依赖手工选择的本构定律并假定初始条件精确已知,这两项限制在预测和控制场景中可能导致系统误差;而黑箱神经网络代理虽能更好匹配数据,但局限于训练任务且无法检查物理一致性。

论文来源与作者

该论文标题为“Differentiable Hybrid Modelling for Learning and Optimising Chemical Transport Processes from Experimental Data”,作者包括Arthur Jessop、Mohammed Alsubeihi、Ben Moseley和Ashwin Kumar Rajagopalan。论文由arXiv于 2026 年 9 月 3 日以v1版本提交,属于交叉提交,涉及计算工程、金融与科学(cs.CE)、机器学习(cs.LG)以及数值分析(math.NA)领域。

论文依据来源为arXiv摘要,尚未经过同行评审。摘要中未提供具体的实验案例、性能指标或应用示例。

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