×

贝叶斯框架中定义的联合概率分布的随机抽样。 (英语) Zbl 1469.62118号

摘要:贝叶斯框架中定义的联合概率分布函数(jpdf)所表征的随机变量通常采用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)抽样。当变量数量较多时,后者可能需要计算。作为替代方案,本文的一些作者最近引入了最大条件概率分布(MCPD)采样器,以方便有效地从期望的jpdf中随机抽取采样值。MCPD方法在其他变量最大化条件jpdf的条件下提供给定变量的概率分布。然而,和MCMC相反,MCPD并没有提供足够的抽头来进行计算机模型响应的后验不确定性和灵敏度分析。在本工作中,我们展示了如何在目标jpdf具有特定依赖结构的要求下,从MCPD图中提取随机样本。进行了几次数值试验,以证明新采样方法的有效性。新方法用于对实验数据进行统计校准后的数值模型进行预测不确定性和灵敏度分析。

MSC公司:

62-08 统计问题的计算方法
2015年1月62日 贝叶斯推断
65二氧化碳 蒙特卡罗方法

软件:

梦想;螺母
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] M.J.Bayarri、J.O.Berger、R.Paulo、J.Sacks、J.A.Cafeo、J.Cavendish、C.H.Lin和J.Tu,《计算机模型验证框架》,《技术计量学》,49(2007),第138-154页。
[2] G.E.P.Box和G.C.Tiao,《统计分析中的贝叶斯推断》,威利,纽约,1992年·Zbl 0850.62004号
[3] K.Campbell,{计算机模拟的统计校准},Reliab。工程系统。安全。,91(2006),第1358-1363页。
[4] T.Cui、C.Fox和M.A.O'Sullivan,{通过新的自适应延迟接受Metropolis-Hastings算法对大型地热储层模型进行贝叶斯校准},《水资源研究》,47(2011),W10521。
[5] P.Dostert,Y.Efendiev和B.Mohanty,{使用粗尺度模拟模型的Richards方程反问题中的有效不确定性量化技术},《高级水资源研究》,32(2009),第329-339页。
[6] M.Fahs、J.Carrayrou、A.Younes和P.Ackerer,《关于多孔介质中反应迁移问题的直接替代方法的效率》,《水、空气和土壤污染》。,193(2008),第299-308页。
[7] M.Fahs、A.Younes和P.Ackerer,《多组分反应迁移方程线方法的有效实现》,《水-空气-土壤污染》。,215(2011),第273-283页。
[8] A.E.Gelfand和A.F.Smith,计算边际密度的基于抽样的方法,J.Amer。统计师。协会,85(1990),第398-409页·Zbl 0702.62020号
[9] P.J.Green和A.Mira,{可逆跳跃中的延迟拒绝Metropolis-Hastings},《生物统计学》,88(2001),第1035-1053页·Zbl 1099.60508号
[10] U.Grenander和M.Miller,《复杂系统中知识的表示》,J.Roy。统计师。Soc.序列号。B、 56(1994年),第549-603页·Zbl 0814.62009号
[11] H.Haario、M.Laine、A.Mira和E.Saksman,{\it DRAM:高效自适应MCMC},统计学家。计算。,16(2006年),第339-354页。
[12] H.Haario、E.Saksman和J.Tamminen,《自适应大都会算法》,伯努利,7(2001),第223-242页·Zbl 0989.65004号
[13] H.Haario、E.Saksman和J.Tamminen,{随机行走都市算法的自适应建议分布},计算。统计人员。,14(1999),第377-395页·Zbl 0941.62036号
[14] T.J.Hastie和R.J.Tibshirani,{广义加法模型},查普曼和霍尔,伦敦,1990年·兹比尔074762061
[15] H.Hastings,使用马尔可夫链的蒙特卡罗采样方法及其应用,Biometrika,57(1970),第97-109页·Zbl 0219.65008号
[16] M.D.Hoffman和A.Gelman,《非U形取样器:哈密顿蒙特卡罗自适应设置路径长度》,J.Mach。学习。Res.,15(2014),第1593-1623页·Zbl 1319.60150号
[17] S.Kucherenko、S.Tarantola和P.Annoni,{含因变量模型的全局敏感性指数估计},计算。物理。社区。,183(2012),第937-946页·Zbl 1261.62062号
[18] E.Laloy、B.Rogiers、J.A.Vrugt、D.Mallants和D.Jacques,{基于两阶段马尔可夫链蒙特卡罗模拟和多项式混沌展开的高维地下水模型的有效后验探索},《水资源研究》,49(2013),第2664-2682页。
[19] E.Laloy和J.A.Vrugt,{使用多重DREAM(zs)和高性能计算对水文模型进行高维后验探索},《水资源研究》,48(2012),W01526。
[20] K.Levenberg,{用最小二乘法求解某些非线性问题的方法},Quart。申请。数学。,2(1944年),第164-168页·Zbl 0063.03501号
[21] T.A.Mara、F.Delay、F.Lehmann和A.Younes,《不确定性量化的两种贝叶斯方法的比较》,《环境》。模型。软质。,82(2016),第21-30页。
[22] T.A.Mara、N.Fajraoui、A.Younes和F.Delay,《通过对参数的最大条件后验分布进行抽样,在贝叶斯框架下高度参数化模型的反演和不确定性》,《高级水资源研究》,76(2015),第1-10页。
[23] T.A.Mara和S.Tarantola,{依赖输入模型的基于方差的敏感性指数},Reliab。工程系统。安全。,107(2012),第115-121页。
[24] T.A.Mara、S.Tarantola和P.Annoni,《具有相关输入的模型输出全局敏感性分析的非参数方法》,《环境》。模型。软质。,72(2015),第173-183页。
[25] D.W.Marquardt,{非线性参数最小二乘估计算法},Soc.Ind.J.Appl。数学。,11(1963年),第431-441页·兹比尔0112.10055
[26] Y.Marzouk和D.Xiu,{逆问题中贝叶斯推断的随机配置方法},Commun。计算。物理。,6(2009年),第826-847页·Zbl 1364.62064号
[27] M.D.McKay、R.J.Beckman和W.J.Conover,《计算机代码输出分析中选择输入变量值的三种方法的比较》,《技术计量学》,21(1979),第239-245页·Zbl 0415.62011号
[28] N.-A.Metropolis、A.W.Rosenbluth、M.N.Rosenbluth、A.H.Teller和E.Teller,《快速计算机器的状态方程》,J.Chem。物理。,21(1953年),第1087-1091页·Zbl 1431.65006号
[29] Y.Mualem,{预测非饱和多孔介质水力传导率的新模型},《水资源研究》,12(1976),第513-522页。
[30] A.Nataf,{\it Deítermination des distributions don les marges sont donneáes},C.R.Acad。科学。,225(1962),第42-43页·Zbl 0109.11904号
[31] R.B.Nelsen,《连接词导论》,第二版,斯普林格爵士。统计人员。,施普林格,纽约,2006年·Zbl 1152.62030
[32] K.Pearson,{对进化论XIV的数学贡献;关于斜相关和非线性回归的一般理论},Drapers的公司研究回忆录,Dulau and Co.,伦敦,1905
[33] E.S.Qian、C.A.Stow和M.E.Borsuk,《关于贝叶斯推断的蒙特卡罗方法》,J.Ecol。型号。,159(2003),第269-277页。
[34] B.Renard、D.Kavetsky、G.Kuczera和M.Thyer,《理解水文建模中的预测不确定性:识别输入和结构误差的挑战》,《水资源研究》,46(2010),第1-22页。
[35] M.Rosenblatt,{关于多元变换的评论},《数学年鉴》。统计人员。,43(1952),第470-472页·Zbl 0047.13104号
[36] A.Saltelli、K.Chan和E.M.Scott,《敏感性分析》,英国奇切斯特威利出版社,2000年·Zbl 0961.62091号
[37] A.Saltelli和S.Tarantola,《关于数学模型中输入因素的相对重要性:核废物处置的安全评估》,J.Amer。统计师。协会,97(2002),第702-709页·Zbl 1073.62602号
[38] G.Schoups和J.Vrugt,《具有相关、异方差和非高斯误差的水文模型的参数和预测推断的形式似然函数》,水资源研究,46(2010),第1-17页。
[39] G.Schwartz,《估计模型的维数》,Ann.Statist。,6(1978年),第461-464页·Zbl 0379.62005年
[40] Q.Shao,A.Younes,M.Fahs和T.A.Mara,{全局灵敏度分析的贝叶斯稀疏多项式混沌展开},计算。方法应用。机械。工程,318(2017),第474-496页·Zbl 1439.62088号
[41] I.M.Sobol’,{非线性数学模型的灵敏度估计},数学。模型。计算。实验,1(1993),第407-414页·Zbl 1039.65505号
[42] I.M.Sobol’、S.Tarantola、D.Gatelli、S.Kucherenko和W.Mauntz,{在确定全局敏感性分析中不必要因素时估计近似误差},Reliab。工程系统。安全。,92(2007),第957-960页。
[43] C.J.F.ter Braak和J.Vrugt,{斯诺克更新者和更少链的差异演化马尔可夫链},统计。计算。,18(2008),第435-446页。
[44] A.J.Valocchi,R.L.Street和P.V.Roberts,《地下水中离子交换溶质的迁移:色谱理论场模拟》,《水资源研究》,17(1981),第1517-1527页。
[45] M.Th.van Genuchten,{预测非饱和土壤水力特性的封闭式方程},土壤科学。Soc.Amer公司。J.,44(1980),第892-898页。
[46] J.A.Vrugt,{使用DREAM软件包进行马尔可夫链蒙特卡罗模拟:理论、概念和MATLAB实现},环境。模型。软质。,75(2016),第273-316页。
[47] J.A.Vrugt和W.Bouten,{描述土壤水文模型参数不确定性的一阶近似有效性},土壤科学。Soc.Amer公司。J.,66(2002),第1740-1751页。
[48] A.L.Walter、E.O.Frind、D.W.Blows、C.J.Ptacek和J.W.Molson,《地下水中多组分反应迁移的建模:(1)模型开发和评估》,《水资源研究》,30(1994),第3137-3148页。
[49] A.Zysset、F.Stauffer和T.Dracos,《地下水化学反应运移建模》,《水资源研究》,30(1994),第2217-2228页。
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。