×

扩散过程的基于扰动的推断:从多尺度数据中获得有效模型。 (英语) Zbl 1417.60051号

小结:我们考虑了随机微分方程(SDE)模型中的参数从离散时间观测(例如实验或模拟数据)中推断的问题。具体来说,我们研究的是这样一种情况,即人们无法获得模型本身的观测值,而只能获得弱收敛于模型解的扰动版本。基于这种扰动论点,我们从数值分析的角度研究了估计过程的收敛性。更准确地说,我们引入了适当的一致性、稳定性和收敛性概念,并研究了它们之间的联系。事实证明,在这种情况下,标准统计技术(如最大似然估计量)不是收敛的方法,因为它们不稳定。由于这一缺点,我们引入并分析了一种新的SDE模型参数推理过程,该过程证明是收敛的。因此,该方法特别适用于根据相应多尺度过程的观测值估计有效(即粗粒度)模型中的参数。我们通过几个数值例子来说明这些理论发现。

MSC公司:

60 H10型 随机常微分方程(随机分析方面)
60J60型 扩散过程
2005年6月2日 马尔可夫过程:估计;隐马尔可夫模型
60华氏30 随机分析的应用(PDE等)
65兰特 积分方程反问题的数值方法

软件:

特别提款权
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 阿泽科特,R。;A.贝里。;Jain,A。;Timofeyev,I.,多尺度动力学的子采样和参数估计,Commun。数学。科学。,11, 939-970, (2013) ·兹比尔1412.62111
[2] 阿泽科特,R。;A.贝里。;Timofeyev,I.,高斯扩散参数估计的自适应子采样,J.Statist。物理。,139, 1066-1089, (2010) ·Zbl 1205.82112号
[3] 阿泽科特,R。;A.贝里。;Timofeyev,I.,间接可观测性下平稳随机过程的参数估计,J.Statist。物理。,144150-1702011年·Zbl 1225.82044号
[4] Bauer,H.,测量与集成理论,(2001),de Gruyter·Zbl 0985.28001号
[5] Ben-Israel,A。;Greville,T.N.E.,《广义逆:理论与应用》(2003),施普林格出版社·Zbl 1026.15004号
[6] 澳大利亚比约克。,最小二乘问题的数值方法,(1996),工业和应用数学学会·Zbl 0734.65031号
[7] Bosq,D.,《随机过程的非参数统计:估计和预测》,110,(1998),Springer·Zbl 0902.62099号
[8] 巴克瓦尔,E。;里德勒,M.G。;Kloeden,P.E.,带加性噪声的随机常微分方程的数值稳定性,Stoch。动态。,11, 265-281, (2011) ·Zbl 1236.60067号
[9] 乔维埃,A。;普雷齐奥西,L。;Verdier,C.,《细胞力学:从单尺度模型到多尺度模型》,(2010),查普曼和霍尔/CRC·兹比尔1183.92027
[10] 科特,C.J。;Pavliotis,G.A.,从拉格朗日噪声观测估算涡流扩散率,Commun。数学。科学。,7, 805-838, (2009) ·Zbl 1183.62143号
[11] Crommelin,D.,根据非平衡数据估算空间相关扩散和潜在景观,J.Statist。物理。,149, 220-233, (2012) ·Zbl 1259.82074号
[12] 克罗梅林,D.T。;Vanden-Eijnden,E.,通过算子特征对从多尺度数据进行扩散估计,多尺度模型。模拟。,9, 1588-1623, (2011) ·Zbl 1244.60055号
[13] 克鲁兹·乌里韦,D。;Neugebauer,C.J.,梯形规则和辛普森规则的夏普误差界,JIPAM J.不等式。纯应用程序。数学。,3, (2002) ·Zbl 1030.41016号
[14] Doukhan,P.,《混合:特性和示例》,85,(1994),Springer-Verlag·Zbl 0801.60027号
[15] E、 W。;刘,D。;Vanden Eijnden,E.,随机微分方程的多尺度方法分析,通信纯粹应用。数学。,58, 1544-1585, (2005) ·Zbl 1080.60060号
[16] Ethier,S.N。;Kurtz,T.G.,《马尔可夫过程:表征与收敛》(1986),John Wiley&Sons·Zbl 0592.60049号
[17] 范,J。;Yao,Q.,非线性时间序列:非参数和参数方法,(2003),Springer·Zbl 1014.62103号
[18] Fish,J.,《多尺度方法:科学与工程中的尺度桥接》(2009),牛津大学出版社
[19] Gailus,S。;Spiliopoulos,K.,扰动多尺度动力系统的统计推断,随机过程。申请。,127, 419-448, (2017) ·Zbl 1396.62189号
[20] 格里贝尔,M。;科纳佩克,S。;Zumbusch,G.W.,《分子动力学数值模拟:数值、算法、并行化、应用》(2007),施普林格出版社·Zbl 1131.76001号
[21] Hansen,L.P.,广义矩估计方法的大样本性质,计量经济学,501029-1054,(1982)·Zbl 0502.62098号
[22] Horstemeyer,M.F。;Leszczynski,J。;Shukla,M.K.,计算化学的实际方面,多尺度建模:综述,87-135,(2010),施普林格
[23] 休尔,P。;罗西,M。;哥德雷,C。;Manneville,P.,《流体动力学和非线性不稳定性,明流中的流体动力学不稳定性》,81-294,(1998),剑桥大学出版社·Zbl 0904.76021号
[24] Iacus,S.M.,《随机微分方程的模拟和推断:以R为例》,(2008年),Springer·Zbl 1210.62112号
[25] Imkeller,P。;Sri Namachchivaya,北。;北卡罗来纳州珀考夫斯基。;Yeong,H.C.,《非线性滤波中的降维:均匀化方法》,Ann.Appl。概率。,23, 2290-2326, (2013) ·Zbl 1288.60049号
[26] Kalliadasis,S。;Krumscheid,S。;Pavliotis,G.A.,从具有多尺度结构的时间序列中提取粗粒度模型的新框架,J.Compute。物理。,296, 314-328, (2015) ·兹比尔1352.62136
[27] 卡拉茨,I。;Shreve,S.E.,布朗运动与随机微积分,(1991),施普林格·Zbl 0734.60060号
[28] 克劳登,体育。;Platen,E.,随机微分方程的数值解,23,(1992),Springer·Zbl 0925.65261号
[29] Klokov,S.A。;Veretennikov,A.Y.,关于SDE近似的局部混合条件,理论概率。申请。,57, 110-131, (2013) ·Zbl 1276.60073号
[30] S.Krumscheid,《多尺度扩散过程的统计和数值方法》,英国伦敦帝国理工学院博士论文(2014)。
[31] Krumscheid,S。;Pavliotis,G.A。;Kalliadasis,S.,多尺度扩散的半参数漂移和扩散估计,多尺度模型。模拟。,11, 442-473, (2013) ·Zbl 1411.60085号
[32] Krumscheid,S。;普拉达斯,M。;Pavliotis,G.A。;Kalliadasis,S.,《数据驱动的粗粒度作用:复杂系统的建模和预测》,Phys。修订版E(3),92042139,(2015)
[33] Kutoyants,Y.A.,遍历扩散过程的统计推断,(2004),Springer·Zbl 1038.62073号
[34] 拉克斯,P.D。;Richtmyer,R.D.,线性有限差分方程稳定性综述,Comm.Pure Appl。数学。,9, 267-293, (1956) ·Zbl 0072.08903号
[35] Leblanc,F.,一类连续时间过程的密度估计,数学。方法统计。,171-199年6月,(1997年)·Zbl 0880.62043号
[36] Lehmann,E.L。;Casella,G.,《点估计理论》(1998),斯普林格·弗拉格·Zbl 0916.62017号
[37] Li,Z。;奥斯本,M.R。;Prvan,T.,常微分方程的参数估计,IMA J.Numer。分析。,25, 264-285, (2005) ·Zbl 1070.65061号
[38] Liptser,R.S。;Shiryaev,A.N.,随机过程统计学I:一般理论,(2010),施普林格
[39] Majda,A.J。;Franzke,C。;Khouider,B.,《气候随机建模的应用数学观点》,Philos。事务处理。R.Soc.伦敦。序列号。数学。物理学。工程科学。,366, 2429-2455, (2008) ·Zbl 1153.86315号
[40] Milstein,G.N。;Tretyakov,M.V.,《数学物理中的随机数值》,(2004),斯普林格-Verlag·Zbl 1085.60004号
[41] Nadaraya,E.A.,《关于估计回归》,《理论问题》。申请。,9, 141-142, (1964) ·Zbl 0136.40902号
[42] Øksendal,B.K.,《随机微分方程:应用简介》,(2003),施普林格·Zbl 1025.60026号
[43] 南卡罗来纳州奥尔赫德。;Sykulski,A.M。;Pavliotis,G.A.,市场微观结构噪声存在下It或过程综合波动率的频域估计,多尺度模型。模拟。,8, 393-427, (2009) ·Zbl 1190.62182号
[44] Papavasiliou,A。;Pavliotis,G.A。;Stuart,A.M.,多尺度扩散的最大似然漂移估计,随机过程。申请。,119, 3173-3210, (2009) ·Zbl 1171.62047号
[45] Pavliotis,G.A。;波克恩,Y。;斯图尔特,A.M。;凯斯勒,M。;Lindner,A。;Sörensen,M.,《随机微分方程的统计方法》,124,《多尺度扩散的参数估计:概述》,(2012),CRC出版社·Zbl 1375.62022号
[46] 帕夫利奥蒂斯,G.A。;Stuart,A.M.,多尺度扩散的参数估计,J.Statist。物理。,127, 741-781, (2007) ·Zbl 1137.82016年
[47] Pavliotis,G.A。;Stuart,A.M.,《多尺度方法:平均和均匀化》,(2008),施普林格出版社·Zbl 1160.35006号
[48] Prakasa Rao,B.L.S.,扩散型过程的统计推断,8,(1999),Arnold·Zbl 0952.62077号
[49] 斯皮里奥普洛斯,K。;Chronopoulou,A.,小噪声多尺度扩散的最大似然估计,统计推断Stoch。过程。,16, 237-266, (2013) ·Zbl 1292.62125号
[50] Tsybakov,A.B.,《非参数估计导论》(2009),施普林格出版社·Zbl 1176.62032号
[51] Vanden-Eijnden,E.,具有随机效应的多尺度动力系统的数值技术,Commun。数学。科学。,1, 385-391, (2003) ·Zbl 1088.60060号
[52] van der Vaart,A.W.,《渐进统计》(2000),剑桥大学出版社·Zbl 0910.62001号
[53] Veretennikov,A.Y.,随机方程理论中混合速率的界限,理论问题。申请。,32, 273-281, (1987) ·Zbl 0663.60046号
[54] A.Y.Veretennikov,随机微分方程的亚椭圆条件和混合速率估计,多克。阿卡德。诺克SSSR307(1989)524-526(俄语),苏联数学。多克。40(1990) 94-97. ·Zbl 0723.60072号
[55] Watson,G.S.,平滑回归分析,SankhyáSer。A、 26359-372(1964)·兹伯利0137.13002
[56] 张伟。;拉托雷,J.C。;Pavliotis,G.A。;Hartmann,C.,使用降阶模型的多尺度系统的最优控制,J.Compute。动态。,1, 279-306, (2014) ·Zbl 1303.93187号
[57] 张,L。;密克兰,P.A。;《两个时间尺度的故事:用含噪高频数据确定综合波动率》,阿伊特·萨哈利亚,Y.著,J.Amer。统计师。协会,1001394-1411,(2005)·Zbl 1117.62461号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。