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大规模反问题的多级维相关似然MCMC。 (英语) Zbl 07805844号

摘要:我们提出了一种非平凡的维度依赖型lihood-newated(DILI)MCMC(Cui)集成2016年)和多层次MCMC(Dodwell2015年),探索后验分布的层次结构。这种集成提供了几个优点:首先,DILI-MCMC使用了一个似然信息子空间(LIS)(崔2014),其中包括许多正向和伴随模型模拟,以设计加速的算子加权方案。通过利用离散参数和离散正演模型的多级结构,我们设计了一个瑞利-里兹程序显著减少构建LIS和使用DILI提案操作时的计算工作量。其次,得到的DILI-MCMC可以大大提高MCMC在各个级别的采样效率,从而减少固定CPU时间下多级算法的积分误差。数值结果证实了多级DILI方法的计算效率得到了提高。
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65二氧化碳 蒙特卡罗方法
2015年1月62日 贝叶斯推断
60J05型 一般状态空间上的离散马尔可夫过程
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参考文献:

[1] Andrieu,C。;Moulines,E.,关于一些自适应MCMC算法的遍历性,Ann.Appl。概率,16,1462-505(2006)·Zbl 1114.65001号 ·doi:10.1214/1050516060000286
[2] Beskos,A。;Jasra,A。;法律,K。;Y.Marzouk。;Zhou,Y.,《多维序贯蒙特卡罗与维度相关的类似信息建议》,SIAM/ASA J.Uncertain。数量。,6, 762-86 (2018) ·Zbl 1395.82229号 ·doi:10.1137/17M1120993
[3] Beskos,A。;O.帕帕斯皮利奥普洛斯。;Roberts,G.O。;Fearnhead,P.,离散观测扩散过程的精确和计算有效的基于似然的估计(含讨论),J.R.Stat.Soc.B,68,333-82(2006)·Zbl 1100.62079号 ·文件编号:10.1111/j.1467-9868.2006.00552.x
[4] Beskos,A。;Roberts,G.O。;斯图尔特,A.M。;Voss,J.,扩散桥MCMC方法,斯托克。动态。,8, 319-50 (2008) ·兹比尔1159.65007 ·doi:10.1142/S0219493708002378
[5] Bui-Thanh,T。;O.加塔斯。;马丁·J。;Stadler,G.,无限维贝叶斯反问题的计算框架。第一部分:线性化情况及其在全球地震反演中的应用,SIAM J.Sci。计算。,35,A2494-523(2013)·Zbl 1287.35087号 ·数字对象标识码:10.1137/12089586X
[6] 陈,Y。;Davis,T.A。;海格,W.W。;Rajamanickam,S.,算法887:Cholmod,超节点稀疏Cholesky因子分解和更新/停机,PACM Trans。数学。软质。,35, 22:1-14 (2008) ·doi:10.1145/1391989.1391995
[7] 克利夫,K.A。;贾尔斯,M.B。;Scheichl,R。;Teckentrup,A.L.,多层蒙特卡罗方法及其在随机系数椭圆偏微分方程中的应用,计算。可视化。科学。,14, 3-15 (2011) ·Zbl 1241.65012号 ·doi:10.1007/s00791-011-0160-x
[8] 科特,S.L。;Roberts,G.O。;Stuart,A.M。;White,D.,MCMC函数方法:修改旧算法使其更快,Statist。科学。,28, 424-46 (2013) ·Zbl 1331.62132号 ·doi:10.1214/13-STS421
[9] 崔,T。;福克斯,C。;O'Sullivan,M.J.,通过新的自适应延迟接受Metropolis-Hastings算法Water Resour对大型地热储层模型进行贝叶斯校准。第47号决议(2011年)·doi:10.1029/2010WR010352
[10] 崔,T。;法律,K.J H。;Marzouk,Y.M.,《与维度无关的信息》,MCMC,J.Compute。物理。,304109-37(2016)·Zbl 1349.65009号 ·doi:10.1016/j.jcp.2015.10.008
[11] 崔,T。;马丁·J。;Marzouk,Y.M。;Solonen,A。;Spantini,A.,《非线性反问题的似然维数缩减》,《反问题》,30(2014)·Zbl 1310.62030 ·doi:10.1088/0266-5611/30/11/114015
[12] 崔,T。;Marzouk,Y.M。;Willcox,K.E.,《通过似然信息参数和状态约简实现大规模贝叶斯逆问题的可缩放后验近似》,J.Compute。物理。,315, 363-87 (2016) ·Zbl 1349.65189号 ·doi:10.1016/j.jcp.2016.03.055
[13] 崔,T。;Tong,X.T.,《相似信息子空间方法的统一性能分析》,Bernoulli,28,2788-815(2022)·Zbl 1501.65002号 ·doi:10.3150/21-BEJ1437
[14] Dodwell,T.J。;凯特尔森,C。;Scheichl,R。;Teckentrup,A.L.,多级马尔可夫链蒙特卡罗,SIAM Rev.,61,509-45(2019)·Zbl 1432.65008号 ·doi:10.1137/19M126966X
[15] Giles,M.B.,多级蒙特卡罗路径模拟,Oper。研究,56,607-17(2008)·Zbl 1167.65316号 ·doi:10.1287/opre.1070.0496
[16] Haario,H。;莱恩,M。;Lehtinen,M。;Saksman,E。;Tamminen,J.,《遥感高维反演的马尔可夫链蒙特卡罗方法》,J.R.Stat.Soc.B,66,591-608(2004)·兹比尔1098.86503 ·文件编号:10.1111/j.1467-9868.2004.02053.x
[17] Haario,H。;Saksman,E。;Tamminen,J.,自适应大都会算法,伯努利,7,223-42(2001)·Zbl 0989.65004号 ·doi:10.2307/3318737
[18] 海尔,M。;Stuart,A.M。;Vollmer,S.,无限维Metropolis-Hastings算法的谱间隙,Ann.Appl。概率,24,2455-90(2014)·Zbl 1307.65002号 ·doi:10.1214/13-AAP982
[19] 海尔,M。;Stuart,A.M。;沃斯,J。;Crisan,D。;Rozovsky,B.,《函数空间上的信号处理问题:贝叶斯公式、随机偏微分方程和有效的MCMC方法》,《牛津非线性滤波手册》(2011),牛津大学出版社·Zbl 1262.94012号
[20] 黑斯廷斯,W.,《使用马尔可夫链的蒙特卡罗抽样及其应用》,《生物统计学》,57,97-109(1970)·Zbl 0219.65008号 ·doi:10.1093/biomet/57.1.97
[21] 希格顿,D。;Lee,H。;Holloman,C。;伯纳多,J.M。;巴亚里,M.J。;Berger,J.O.,《计算密集型逆问题中基于马尔可夫链蒙特卡罗的推断方法》(Bayesian Statistics vol 7),第181-97页(2003),牛津大学出版社
[22] Hoang,V.H。;施瓦布,C。;Stuart,A.M.,贝叶斯反演加速MCMC方法的复杂性分析,反问题,29(2013)·Zbl 1288.65004号 ·doi:10.1088/0266-5611/29/8/085010
[23] Iglesias,医学硕士。;法律,K.J H。;Stuart,A.M.,水库模型中数据同化的高斯近似评估,计算。地质科学。,17, 851-85 (2013) ·Zbl 1393.86020号 ·doi:10.1007/s10596-013-9359-x
[24] Jasra,A。;Kamatani,K。;法律,K.J H。;Zhou,Y.,《多指标马尔可夫链蒙特卡罗方法》,国际期刊《不确定性》。数量。,8,61-73(2018)·Zbl 1498.65008号 ·doi:10.1615/国际不确定性定量杂志.2018021551
[25] 凯皮奥,J.P。;Somersalo,E.,《统计和计算反问题》,第160卷(2004),Springer
[26] Law,K.J H.,《加快功能空间MCMC的提案》,J.Compute。申请。数学。,262, 127-38 (2014) ·Zbl 1301.65004号 ·doi:10.1016/j.cam.2013.07.026
[27] Lehoucq,R.B。;索伦森特区。;Yang,C.,《Arpack用户指南》(1998),SIAM·Zbl 0901.65021号
[28] 马丁·J。;Wilcox,L.C.公司。;Burstede,C。;Ghattas,O.,《大规模统计反演问题的随机牛顿MCMC方法及其在地震反演中的应用》,SIAM J.Sci。计算。,34,A1460-87(2012)·Zbl 1250.65011号 ·数字对象标识代码:10.1137/10845598
[29] 北卡罗来纳州大都会。;罗森布鲁斯,A.W。;Rosenbluth,M.N。;出纳员,A.H。;Teller,E.,快速计算机器的状态方程计算,J.Chem。物理。,21, 1087-92 (1953) ·Zbl 1431.65006号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.1699114
[30] 佩特拉,N。;马丁·J。;斯塔德勒,G。;Ghattas,O.,无限维贝叶斯反问题的计算框架:第二部分。随机牛顿MCMC及其在冰盖流动逆问题中的应用,SIAM J.Sci。计算。,第34页,第1525-55页(2014年)·Zbl 1303.35110号 ·doi:10.137/130934805
[31] Roberts,G.O。;Rosenthal,J.S.,《Langevin扩散离散近似的最佳缩放》,J.R.Stat.Soc.B,60,255-68(1998)·doi:10.111/1467-9868.00123
[32] Roberts,G.O。;Rosenthal,J.S.,自适应马尔可夫链蒙特卡罗算法的耦合和遍历性,J.Appl。概率。,44, 458-75 (2007) ·Zbl 1137.62015年 ·doi:10.1239/jap/1183667414
[33] 鲁道夫,D。;Sprungk,B.,关于预处理Crank-Nicolson Metropolis算法的推广,Found。计算。数学。,18, 309-43 (2018) ·Zbl 1391.60169号 ·doi:10.1007/s10208-016-9340-x
[34] Saad,Y.,《大型特征值问题的数值方法:修订版》(2011),SIAM
[35] 斯潘蒂尼,A。;Solonen,A。;崔,T。;马丁·J。;Tenorio,L。;Marzouk,Y.M.,线性贝叶斯反问题的最优低阶近似,SIAM J.Sci。计算。,37,A2451-87(2015)·Zbl 1325.62060号 ·数字对象标识代码:10.1137/140977308
[36] Stuart,A.M.,《逆向问题:贝叶斯观点》,《数值学报》。,19, 451-559 (2010) ·Zbl 1242.65142号 ·doi:10.1017/S0962492910000061
[37] Tarantola,A.,《模型参数估计的反问题理论和方法》(2005),工业数学学会·Zbl 1074.65013号
[38] Teckentrup,A.L。;Scheichl,R。;贾尔斯,M.B。;Ullmann,E.,随机系数椭圆偏微分方程多级蒙特卡罗方法的进一步分析,数值。数学。,125, 569-600 (2013) ·Zbl 1306.65009号 ·doi:10.1007/s00211-013-0546-4
[39] Tierney,L.,关于一般状态空间的Metropolis-Hastings核的注记,Ann.Appl。Probabil.,8,1-9(1998年)·Zbl 0935.60053号 ·doi:10.1214/aoap/1027961031
[40] 扎姆,O。;崔,T。;法律,K。;斯潘蒂尼,A。;Marzouk,Y.,非线性贝叶斯反问题的证明降维,数学。计算。,91, 1789-835 (2022) ·Zbl 07541892号 ·网址:10.1090/com/3737
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