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一种计算随机动力系统最优路径的迭代动作最小化方法。 (英语) Zbl 1286.65011号

摘要:我们提出了一种计算随机微分方程(SDE)系统中最优过渡路径和过渡速率的数值方法。特别地,我们通过最小化相应的确定性哈密顿系统中的有效作用来计算随机方程的最可能跃迁路径。这里提出的数值方法涉及使用迭代格式来求解哈密顿系统的两点边值问题。我们通过将其应用于连续随机系统(如由Duffing方程控制的非线性振子)和有限离散系统(如受一组主方程控制的流行病问题)来验证我们的方法。此外,我们证明了该方法能够处理随机时滞微分方程组。

MSC公司:

65立方厘米 随机微分和积分方程的数值解
34F05型 常微分方程和随机系统
34K50美元 随机泛函微分方程
37甲10 生成、随机和随机差分及微分方程
60 H10型 随机常微分方程(随机分析方面)
60华氏35 随机方程的计算方法(随机分析方面)
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参考文献:

[1] Gardiner,C.W.,《物理、化学和自然科学随机方法手册》(2004),Springer-Verlag·Zbl 1143.60001号
[2] Van Kampen,N.G.,《物理和化学中的随机过程》(2007),Elsevier·Zbl 0511.60038号
[3] 弗里德林,M.I。;Wentzell,A.D.,动力系统的随机扰动(1984),Springer-Verlag·Zbl 0522.60055号
[4] Lapidus,L.J。;酶,D。;Gabrielse,G.,penning阱中参数驱动电子的随机相位切换,Phys。修订稿。,83, 899-902 (1999)
[5] Siddiqi,I。;维杰,R。;Pierre,F。;Wilson,C.M。;弗伦齐奥,L。;梅特卡夫,M。;里盖蒂,C。;Schoelkopf,R.J。;德瓦雷特,M.H。;维昂,D。;Esteve,D.,约瑟夫逊结两个驱动振荡态之间的动力学分岔的直接观测,Phys。修订稿。,94, 027005 (2005)
[6] Aldridge,J.S。;Cleland,A.N.,duffing纳米机械谐振器的噪声增强精密测量,Phys。修订稿。,94, 156403 (2005)
[7] Kim,K。;Heo,M.S。;Lee,K.H.(Lee,K.H.)。;哈·H·J。;Jang,K。;Noh,H.R。;Jhe,W.,参数激发原子陷阱中动态相空间吸引子之间原子的噪声诱导跃迁,Phys。版本A,72,053402(2005)
[8] Gommers,R。;道格拉斯,P。;Bergamini,S。;Goonasekera,M。;琼斯,P.H。;Renzoni,F.,非绝热驱动光学晶格中的共振激活,Phys。修订稿。,94, 143001 (2005)
[9] 斯坦堡,C。;Chan,H.B.,驱动非线性微机械振荡器中的噪声激活开关,物理。版本B,73,172302(2006)
[10] Abdo,B。;Segev,E。;Shtempluck,O。;Buks,E.,驱动nbn超导微波谐振器中亚稳态的逃逸率,J.Appl。物理。,101, 083909 (2007)
[11] 卢帕什库,A。;Saito,S。;皮科特,T。;德格罗特,P.C。;Harmans,C.J.P.M。;Mooij,J.E.,超导二能级系统的量子非破坏测量,自然物理学。,3, 119-123 (2007)
[12] I.卡茨。;雷茨克,A。;斯特劳布,R。;Lifshitz,R.,驱动非线性纳米机械谐振器的经典到量子跃迁的特征,Phys。修订稿。,99, 040404 (2007)
[13] 塞尔维亚人,I。;Wilhelm,F.K.,宏观系统中的动态隧穿,物理学。修订稿。,99, 137001 (2007)
[14] Billings,L。;施瓦茨,I。;M.麦克拉里。;科罗特科夫,A。;Dykman,M.,非高斯噪声分岔点附近的切换指数标度,物理。修订稿。,104, 140601 (2010)
[15] 德卡斯特罗,F。;Bolker,B.,疾病诱导灭绝的机制,生态。莱特。,8, 117-126 (2005)
[16] Lloyd,A.L。;张杰。;Root,A.M.,主向量模型中的随机性和异质性,J.R.Soc.Interface,4851-863(2007)
[17] 施瓦茨,I。;福戈斯顿,E。;Bianco,S。;Shaw,L.,《走向灭绝的最佳路径》,J.R.Soc.,81699-1707(2011)
[18] 福戈斯顿,E。;Bianco,S。;Shaw,L.B。;施瓦茨,I.B.,《最大敏感依赖和流行病灭绝的最佳途径》,公牛。数学。《生物学》,73495-514(2011)·Zbl 1226.92062号
[19] 墨尔本,B.A。;Hastings,A.,《灭绝风险在很大程度上取决于导致随机性的因素》,《自然》,454100-103(2008)
[20] 阿隆索,D。;麦克凯恩,A.J。;Pascual,M.,流行病中的随机放大,J.R.Soc.Interface,4575-582(2006)
[21] 斯通,L。;奥林基,R。;Huppert,A.,《复发疫情的季节动态》,《自然》,446533-536(2007)
[22] Bartlett,M.S.,《一些进化随机过程》,J.Roy。统计Soc.B Met。,11, 211-229 (1949) ·Zbl 0037.08503号
[23] 艾伦,L.J.S。;Burgin,A.M.,《离散时间内确定性和随机SIS及SIR模型的比较》,《数学》。生物科学。,163, 1-33 (2000) ·兹比尔0978.92024
[24] 库博,R。;Matsuo,K。;Kitahara,K.,《宏观变量的波动和松弛》,J.Stat.Phys。,9, 51-96 (1973)
[25] 施瓦茨,I.B。;Billings,L。;戴克曼,M。;Landsman,A.,《预测随机流行病模型中的灭绝率》,J.Stat.Mech-理论E.,P01005(2009)
[26] 马里兰州戴克曼。;施瓦茨,I.B。;Landsman,A.S.,随机接种的疾病消亡,Phys。修订稿。,101, 078101 (2008)
[27] Keller,H.,两点边值问题的数值方法(1992),多佛出版社·Zbl 1409.65001号
[28] 卡梅涅夫,A。;Meerson,B.,《传染病的消亡:非平衡系统中的大波动》,Phys。E版,77,061107(2008)
[29] 俄亥俄州哥特斯曼。;Meerson,B.,《随机种群模型中的多重灭绝路径》,Phys。E版,85,021140(2012)
[30] 埃尔加特,V。;Kamenev,A.,《反应扩散系统中的罕见事件统计》,Phys。版本E,70,041106(2004)
[31] Chernykh,A.I。;Stepanov,M.G.,《汉堡湍流中的大负速度梯度》,《物理学》。修订版E,642026306(2001)
[32] 海曼,M。;Vanden-Eijnden,E.,《几何最小作用法:曲线空间上的最小作用原理》,Commun。纯应用程序。数学。,61, 1052-1117 (2008) ·Zbl 1146.60046号
[33] Weiqing,W.E.R。;Vanden-Eijnden,E.,《研究罕见事件的字符串方法》,《物理学》。B版,66,052301(2002)
[34] 施韦特利克,H。;Zimmer,J.,《长时间经典轨迹的计算:分子系统的算法处理和应用》,J.Phys。化学。,130, 124106 (2009)
[35] H.Schwelick,J.Zimmer,收敛弦方法:哈密顿边值问题的存在性和逼近,预印本,http://www.md-net.org.uk/prints/jacobi7.pdk。 ·Zbl 1351.37269号
[36] Weiqing,W.E.R。;Vanden-Eijnden,E.,研究罕见事件的最小作用方法,Commun。纯应用程序。数学。,57, 0001-0020 (2004)
[37] Fleming,W.H.,确定性和随机最优控制(1975),Springer-Verlag·兹伯利0323.49001
[38] 戴克曼,M.I.,《有色高斯噪声驱动系统中的大涨落和涨落跃迁:高频噪声》,《物理学》。修订版A,422020-2029(1990)
[39] 福戈斯顿,E。;Schwartz,I.B.,《多尺度随机环境中的逃逸率》,SIAM J.Appl。动态。系统。,8, 1190-1217 (2009) ·Zbl 1204.37057号
[40] A.Kessler,L.B.Shaw,I.B.Schwartz,《关于构建最佳灭绝路径》,美国海军研究实验室报告编号6790-12-93742012。
[41] Haller,G.,《在二维速度场中寻找有限时间不变流形》,《混沌》,10,99-108(2000)·Zbl 0979.37012号
[42] Haller,G.,《三维流体流动中的不同材料表面和相干结构》,Physica D,149,248-277(2001)·Zbl 1015.76077号
[43] Haller,G.,来自近似速度数据的拉格朗日相干结构,Phys。《流体》,第14期,1851-1861页(2002年)·Zbl 1185.76161号
[44] 南卡罗来纳州沙登。;莱金,F。;Marsden,J.E.,二维非周期流中有限时间Lyapunov指数的拉格朗日相干结构的定义和性质,物理D,212,271-304(2005)·Zbl 1161.76487号
[45] I.B.Schwartz、T.Carr、L.Billings、M.Dykman,《延迟系统中的噪声诱导切换》,2012年。arXiv:1207.7278版本1。
[46] 奥尔特加,J.M。;Rheinboldt,W.C.,多变量非线性方程的迭代解(2000),SIAM:SIAM Philadelphia·Zbl 0949.65053号
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