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Representation Meets Optimization: Training PINNs and PIKANs for Gray-Box Discovery in Systems Pharmacology

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저자

Nazanin Ahmadi Daryakenari, Khemraj Shukla, George Em Karniadakis

개요

본 논문은 Physics-Informed Kolmogorov-Arnold Networks (PIKANs)와 Physics-Informed Neural Networks (PINNs)의 성능을 비교 분석하고, gray-box 시스템 식별에 대한 효과를 연구한다. 특히, Chebyshev 다항식을 기반으로 한 tanh-cPIKAN 아키텍처를 소개하고, 옵티마이저, 표현 방식, 훈련 구성이 시스템 약리학 모델링에서의 성능에 미치는 영향을 체계적으로 조사한다. Optax 라이브러리를 사용하여 최적의 옵티마이저 조합을 찾고, 모델 아키텍처, 수치 정밀도, warm-up phase, 초기 학습률에 대한 민감도를 평가한다. 또한, JAX의 계산 효율성 및 수치 정확도에 대한 trade-offs를 분석한다. 약동학 모델 및 화학요법 약물 반응 모델을 사용하여, robust하고 효율적인 gray-box 발견을 위한 옵티마이저 및 표현 모델/아키텍처 선택에 대한 실질적인 지침을 제공한다.

시사점, 한계점

PIKANs 및 PINNs의 gray-box 시스템 식별 성능 비교 분석
tanh-cPIKAN 아키텍처 소개 및 성능 개선
옵티마이저, 표현 방식, 훈련 구성의 영향 체계적 조사
Optax 라이브러리 활용한 최적의 옵티마이저 조합 탐색
모델 아키텍처, 수치 정밀도, warm-up phase, 초기 학습률에 대한 민감도 평가
JAX의 계산 효율성 및 수치 정확도 trade-offs 분석
약동학 및 화학요법 약물 반응 모델을 이용한 실질적인 지침 제공
한계점: 구체적인 한계점에 대한 언급은 논문 요약에 포함되지 않음.
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