ニューラル逆問題による未知外力源の再構成
Neural Inverse Source Problems
物理情報ニューラルネットワーク(PINN)を用いて、部分的なノイズ観測から系の状態と未知の外力源関数を同時に推定する手法を提案し、ロボティクス分野での有効性を検証した。
著者: Youngsun Wi, Jayjun Lee, Miquel Oller, Nima Fazeli
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Reconstructing unknown external source functions is an important perception capability for a large range of robotics domains including manipulation, aerial, and underwater robotics. In this work, we propose a Physics-Informed Neural Network (PINN [1]) based approach for solving the inverse source problems in robotics, jointly identifying unknown source functions and the complete state of a system given partial and noisy observations. Our approach demonstrates several advantages over prior works (Finite Element Methods (FEM) and data-driven approaches): it offers flexibility in integrating diverse constraints and boundary conditions; eliminates the need for complex discretizations (e.g., meshing); easily accommodates gradients from real measurements; and does not limit performance based on the diversity and quality of training data. We validate our method across three simulation and real-world scenarios involving up to 4th order partial differential equations (PDEs), constraints such as Signorini and Dirichlet, and various regression losses including Chamfer distance and L2 norm.
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