論文の概要: AMR-Transformer: Enabling Efficient Long-range Interaction for Complex Neural Fluid Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.10257v1
• Date: Thu, 13 Mar 2025 11:16:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-14 21:36:22.637711
• Title: AMR-Transformer: Enabling Efficient Long-range Interaction for Complex Neural Fluid Simulation
• Title（参考訳）: AMR変換器:複雑なニューラルネットワークシミュレーションのための効率的な長距離相互作用の実現
• Authors: Zeyi Xu, Jinfan Liu, Kuangxu Chen, Ye Chen, Zhangli Hu, Bingbing Ni,
• Abstract要約: 本稿では,AMR-Transformerを提案する。 これは、Navier-Stokes制約を意識した高速刈取モジュールと、新しい適応メッシュリファインメントスキームを統合している。 提案手法は,ベースラインモデルよりも精度が向上する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.63726923336252
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Accurately and efficiently simulating complex fluid dynamics is a challenging task that has traditionally relied on computationally intensive methods. Neural network-based approaches, such as convolutional and graph neural networks, have partially alleviated this burden by enabling efficient local feature extraction. However, they struggle to capture long-range dependencies due to limited receptive fields, and Transformer-based models, while providing global context, incur prohibitive computational costs. To tackle these challenges, we propose AMR-Transformer, an efficient and accurate neural CFD-solving pipeline that integrates a novel adaptive mesh refinement scheme with a Navier-Stokes constraint-aware fast pruning module. This design encourages long-range interactions between simulation cells and facilitates the modeling of global fluid wave patterns, such as turbulence and shockwaves. Experiments show that our approach achieves significant gains in efficiency while preserving critical details, making it suitable for high-resolution physical simulations with long-range dependencies. On CFDBench, PDEBench and a new shockwave dataset, our pipeline demonstrates up to an order-of-magnitude improvement in accuracy over baseline models. Additionally, compared to ViT, our approach achieves a reduction in FLOPs of up to 60 times.
• Abstract（参考訳）: 複雑な流体力学を正確にかつ効率的にシミュレーションすることは、伝統的に計算集約的な手法に依存してきた課題である。 畳み込みやグラフニューラルネットワークのようなニューラルネットワークに基づくアプローチは、効率的な局所的特徴抽出を可能にすることによって、この負担を部分的に軽減している。 しかし、制限された受容場やTransformerベースのモデルによって長距離依存を捉えるのに苦労し、グローバルなコンテキストを提供しながら、禁忌な計算コストを発生させる。 これらの課題に対処するために,Navier-Stokes制約を考慮した高速プルーニングモジュールと,新しい適応メッシュ改善スキームを統合した,効率的かつ正確なニューラルネットワークCFD解決パイプラインであるAMR-Transformerを提案する。 この設計はシミュレーションセル間の長距離相互作用を促進し、乱流や衝撃波などの大域的な流体波パターンのモデリングを容易にする。 実験により,本手法は重要な詳細を保存しながら高い効率向上を実現し,長距離依存を用いた高分解能物理シミュレーションに適していることが示された。 CFDBench、PDEBench、および新しい衝撃波データセットにおいて、我々のパイプラインはベースラインモデルよりも精度が桁違いに向上したことを示す。 また, ViTと比較して, FLOPの最大60倍の低減を実現している。

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