×

风险适应优化实验设计。 (英语) Zbl 1493.62464号

摘要:构建关键系统响应的精确统计模型通常需要大量的实验数据。不幸的是,物理实验往往是昂贵和耗时的。最佳实验设计决定了实验的“最佳”分配,与衡量假设统计模型某些重要方面估计能力的标准相关。虽然优化设计有大量的文献,但很少有研究人员开发出针对尾部统计的设计范式,如分位数。在本文中,我们引入了一个新的最优性准则,即R-最优性,它试图最小化与大预测方差相关的风险。R-最优准则概括了经典的I-和G-最优准则,可以根据利益相关者的风险偏好进行调整。我们讨论了当设计支持于有限个点时的数值方法。如果只有有限多个实验配置或设计空间离散化,就会发生这种情况。在后一种情况下,我们证明了随着设计点数量的增加,近似值的一致性。我们在各种数值例子中证明了R最优准则,包括使用最小二乘和分位数回归对多项式模型的校准,非线性Michaelis-Menten模型的校准,以及用于直接现场声学测试的麦克风放置&这是一种用于在振动环境中测试工程结构的技术,将其置于强烈的声压下。

MSC公司:

62克05 最佳统计设计
90立方厘米 随机规划
90C25型 凸面编程
90 C90 数学规划的应用
91G70型 统计方法;风险措施
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Alexandrian,A.、Petra,N.、Stadler,G.和Ghattas,O.,无限维贝叶斯非线性反问题实验的快速可扩展A-最优设计方法,SIAM J.Sci。计算。,38(2016),第A243-A272页,doi:10.1137/140992564·Zbl 06536072号
[2] Delbaen,F.Artzner,Ph.,Eber,J.-M.和Heath,D.,《一致风险度量》,数学。《金融》,9(1999),第203-228页·Zbl 0980.91042号
[3] Chaloner,K.和Verdinelli,I.,《贝叶斯实验设计:综述》,《统计学》。科学。,10(1995年),第273-304页·Zbl 0955.62617号
[4] Chernoff,H.,估计参数的局部最优设计,Ann.Math。统计人员。,24(1953年),第586-602页·Zbl 0053.10504号
[5] Chernoff,H.,序列分析与优化设计,CBMS-NSF Reg.Conf.Ser。申请。数学8,SIAM,费城,1972,doi:10.1137/1.9781611970593·Zbl 0265.62024号
[6] Clarke,F.H.,优化和非光滑分析,加拿大。数学。Soc.序列号。单声道。高级文本,John Wiley&Sons,纽约,1983年·Zbl 0582.49001号
[7] Csiszár,I.,在Magyar的markoffschen ketten的人体工程学研究中获得了信息。周二。阿卡德。Mat.KutatóInt.Közl,8(1963),第85-108页·Zbl 0124.08703号
[8] Dette,H.和Biedermann,S.,Michaelis-Menten模型的稳健高效设计,J.Amer。统计师。协会,98(2003),第679-686页·Zbl 1040.62065号
[9] Dette,H.和Trampisch,M.,《分位数回归模型的优化设计》,J.Amer。统计师。协会,107(2012),第1140-1151页·兹比尔1443.62212
[10] Duarte,B.P.M.、Wong,W.K.和Dette,H.,寻找最优设计的自适应网格半定规划,统计计算。,28(2018),第441-460页·Zbl 1505.62131号
[11] Dupacova,J.和Wets,R.J.-B.,统计估值器和随机优化问题最优解的渐近行为,Ann.Statist。,16(1988),第1517-1549页·2018年6月6日Zbl
[12] Garreis,S.、Surowiec,T.M.和Ulbrich,M.,用一致风险度量解决风险规避PDE约束优化问题的内点方法,SIAM J.Optim。,31(2021),第1-29页,doi:10.1137/19M125039X·Zbl 1456.49005号
[13] Huan,X.和Marzouk,T.M.,非线性系统基于仿真的最优贝叶斯实验设计,J.Compute。物理。,232(2013),第288-317页。
[14] Huber,P.J.,《稳健回归:渐近、猜想和蒙特卡罗》,《统计年鉴》。,1(1973年),第799-821页·Zbl 0289.62033号
[15] Ihlenburg,F.,《声散射的有限元分析》,Springer,纽约,2014年·Zbl 0908.65091号
[16] Jennrich,R.I.,非线性最小二乘估计量的渐近性质,《数学年鉴》。统计人员。,40(1969年),第633-643页·Zbl 0193.47201号
[17] Koenker,R.,分位数回归,经济学。《Soc.Monogr.38》,剑桥大学出版社,英国剑桥,2005年·Zbl 1111.62037号
[18] Kong,L.和Wiens,D.P.,《分位数回归的模型半身像设计》,J.Amer。统计师。协会,110(2015),第233-245页·Zbl 1373.62416号
[19] Kouri,D.P.和Surowiec,T.M.,使用条件值风险的风险规避PDE约束优化,SIAM J.Optim。,26(2016),第365-396页,doi:10.1137/140954556·Zbl 1337.49049号
[20] Kouri,D.P.和Surowiec,T.M.,《风险度量的表观规则化》,《数学》。操作。Res.,45(2020),第774-795页·兹比尔1455.90115
[21] Kouri,D.P.和Surowiec,T.M.,风险最小化的原对偶算法,数学。程序。,(2021),doi:10.1007/s10107-020-01608-9·Zbl 1500.90035号
[22] Kouri,D.P.、von Winckel,G.和Ridzal,D.,ROL:快速优化库,2017年,https://trilinos.org/packages/rol。
[23] Loredo,T.和Chernoff,D.F.,《贝叶斯自适应探索》,收录于《天文学的统计挑战》,纽约斯普林格出版社,2003年,第57-70页。
[24] Müller,P.、Sansó,B.和De Iorio,M.,《非均匀马尔可夫链模拟的最优贝叶斯设计》,J.Amer。统计师。协会,99(2004),第788-798页·兹比尔1117.62404
[25] Pukelsheim,F.,实验的优化设计,经典应用。数学50。SIAM,费城,2006,doi:10.1137/1.9780898719109·Zbl 1101.62063号
[26] Rockafellar,R.T.和Royset,J.O.,《超分位数回归及其在缓冲可靠性、不确定性量化和条件值风险中的应用》,欧洲期刊Oper。Res.,234(2014),第140-154页·Zbl 1305.62175号
[27] Rockafellar,R.T.和Uryasev,S.,一般损失分配的条件价值风险,J.Bank。财务。,26(2002),第1443-1471页。
[28] Rogosinski,W.W.,非负质量矩,Proc。罗伊。Soc.伦敦Ser。A、 245(1958),第1-27页·Zbl 0082.32404号
[29] Shapiro,A.,随机规划中统计估计量的渐近性质,Ann.Statist。,17(1989),第841-858页·Zbl 0688.62025号
[30] Shapiro,A.,分布稳健随机规划,SIAM J.Optim。,27(2017),第2258-2275页,doi:10.1137/16M1058297·Zbl 1373.90089
[31] Shapiro,A.、Dentcheva,D.和Ruszczynski,A.,《随机编程讲座:建模与理论》,第二版,MOS-SIAM Ser。Optim.16,费城SIAM,2014,doi:10.1137/1.9781611973433·Zbl 1302.90003号
[32] Stasiunas,E.C.、Raymer,M.K.和Nelson,G.D.,《利用小型直接场声学测试设施预测飞行环境》,载于《传感器和仪器》,第5卷,Wee Sit,E.、Walber,C.、Walter,P.和Seidlitz,S.(编辑),Springer,Cham,2017年,第87-98页。
[33] Stasiunas,E.C.、Schultz,R.A.和Ross,M.R.,《在桑迪亚飞行系统上执行直接场声学测试环境以提供有限元模拟数据》,载于《旋转机械、混合测试方法、振动声学和激光测振》,第8卷,De Clerck,J.和Epp,D.S.(编辑),Springer,Cham,2016年,第267-279页。
[34] Uryasev,S.,《条件价值-风险:优化算法和应用》,载于IEEE/IAFE/INFORMS 2000年金融工程计算智能会议(CIFEr)论文集(Cat,2000),IEEE,华盛顿特区,2000年,第49-57页。
[35] van de Geer,S.A.,《M估计中的经验过程》,剑桥大学出版社,英国剑桥,2000年·Zbl 1179.62073号
[36] van der Vaart,A.W.,《渐进统计》,剑桥大学出版社,英国剑桥,1998年·Zbl 0910.62001号
[37] Wächter,A.和Biegler,L.T.,《关于大规模非线性规划中点内滤波器线性搜索算法的实现》,数学。程序。,106(2006),第25-57页·Zbl 1134.90542号
[38] Wiens,D.P.,《有偏回归模型的稳健权重和设计:最小二乘法和广义M估计》,J.Stat.Plan。推断。,83(2000),第395-412页·Zbl 0976.62075号
[39] Wiens,D.P.和Wu,E.K.H.,M估计回归模型稳健设计的比较研究,计算。统计师。数据分析。,54(2010年),第1683-1695页·Zbl 1284.62493号
[40] Wu,C.-F.,最优设计理论的一些算法方面,Ann.Statist。,6(1978年),第1286-1301页·Zbl 0392.62058号
[41] Wu,C.-F.和Wynn,H.P.,规则最优设计准则的一般步长算法的收敛性,Ann.Statist。,6(1978年),第1273-1285页·Zbl 0396.62059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。