×

通过压缩感知实现稀疏网络可识别性。 (英语) Zbl 1334.93051号

摘要:识别未知线性时不变网络的链路结构和动力学的稀疏解的问题被提出为寻找到(Ax=b\)的稀疏解。如果矩阵(A)满足秩条件,则此问题具有唯一的稀疏解。这里每行\(A\)包含一个由输入/输出测量组成的实验,不能随意选择。我们表明,如果实验设计不当,秩条件可能永远不会满足,从而导致多重解。我们讨论了设计实验的策略,使得(A)具有所需的特性,因此问题是适定的。此公式允许以已知的非零项\(x)的形式考虑先验知识,需要进行较少的实验。给出了模拟示例来说明该方法,它提供了与生物学家可用的实验和测量类型相称的有用策略。我们还确认了为有效解决此问题而使用凸松弛的建议限制。

MSC公司:

93B30型 系统标识
94C15号机组 图论在电路和网络中的应用
93二氧化碳 控制理论中的线性系统
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] 东部八月。;Papachristodoulou,A.,高效、稀疏生物网络测定,BMC系统生物学,3,25(2009)
[2] 班萨尔,M。;贝尔卡斯特罗,V。;Ambesi-Impiombato,A。;di Bernardo,D.,《如何从表达谱推断基因网络》,分子系统生物学,3,78,1-10(2007)
[3] 班萨尔,M。;Della Gatta,G。;di Bernardo,D.,从时间进程基因表达谱推断基因调控网络和复合作用模式,生物信息学,22815-822(2006)
[4] Bolstad,A。;Van Veen,B.D。;Novak,R.,通过群稀疏正则化进行因果网络推断,IEEE信号处理汇刊,59,6,2628-2641(2011)·兹比尔1392.94012
[5] 坎迪斯,E.J。;Romberg,J.,《压缩采样中的稀疏性和不相干》,《反问题》,23969-985(2007)·邮编1120.94005
[6] 坎迪斯,E.J。;Wakin,M.,压缩采样简介,IEEE信号处理杂志,21-30(2008)
[8] Chiuso,A。;Pillonetto,G.,《稀疏动态网络识别的贝叶斯方法》,Automatica,48,8,1553-1565(2012)·Zbl 1267.93172号
[9] De Smet,R。;Marchal,K.,《当前网络推理方法的优点和局限性》,《自然评论微生物学》,8717-729(2010)
[10] Donoho,D.L.,压缩感知,IEEE信息理论事务,52,4,1289-1306(2006)·Zbl 1288.94016号
[11] Donoho,D.L.,对于大多数大型欠定线性方程组,最小(L_1)范数解也是最稀疏的解,《纯粹与应用数学通讯》,59,6,797-829(2006)·Zbl 1113.15004号
[12] Eldar,Y.C。;Kuppinger,P。;Bolcskei,H.,《块解析信号:不确定性关系和有效恢复》,《IEEE信号处理汇刊》,58,63042-3054(2010)·Zbl 1392.94195号
[13] 加德纳,T.S。;迪·贝尔纳多,D。;Lorenz,D。;Collins,J.J.,《通过表达谱推断遗传网络和识别复合作用模式》,《科学》,301,102-105(2003)
[14] Gevers,M。;米斯科维奇,L。;Bonvin,D。;Karimi,A.,《多输入系统的识别:方差分析和输入设计问题》,Automatica,42,4,559-572(2006)·Zbl 1102.93011号
[15] Gonçalves,J。;Warnick,S.,LTI网络动态结构重建的必要和充分条件,IEEE自动控制汇刊,53,7,1670-1674(2008)·Zbl 1367.93150号
[17] Ideker,T.E。;托尔森,V。;Karp,R.,《通过扰动发现调节相互作用:推断和实验设计》,太平洋生物计算研讨会,5,302-313(2000)
[18] 马尔巴赫,D。;科斯特洛,J.C。;库夫纳,R。;新墨西哥州维加。;普里尔,R.J。;卡马乔,D.M。;Allison,K.R.,《稳健基因网络推断的群体智慧》,《自然方法》,9,8,796-804(2002),DREAM5联盟,M.Kellis,J.J.Collins和G.Stolovitzky
[19] 马尔巴赫,D。;普里尔·R·J。;沙夫特,T。;马蒂乌西,C。;Floreano,D。;Stolovitzky,G.,《揭示基因网络推断方法的优缺点》,《美国国家科学院学报》,107,6286-6291(2010)
[20] 马特拉西,D。;因诺琴蒂,G。;贾雷,L。;Salapaka,M.,作为压缩传感的网络模型识别,《系统与控制快报》,62,8,664-672(2013)·Zbl 1279.93019号
[21] Michailidis,G。;d'Alché-Buc,F.,基因调控网络推断的自回归模型:稀疏性、稳定性和因果关系问题,数学生物科学,246326-334(2013)·Zbl 1308.92032号
[22] 拿破仑,D。;Sauer,T.D.,重建稀疏连接动力网络的拓扑,《物理评论》E,77,第026103页,(2008)
[24] 斯佳丽,J。;Evans,J.S。;Dey,S.,《带先验信息的压缩感知:信息理论极限和实用解码器》,IEEE信号处理汇刊,61,2(2013)·Zbl 1393.94759号
[26] 桑塔格,E。;基亚特金,A。;Kholodenko,B.N.,利用基因表达、蛋白质和代谢物数据的时间序列推断细胞网络的动态结构,生物信息学,20,121877-1886(2004)
[27] Tegnér,J。;杨,M.K.S。;Hasty,J。;Collins,J.J.,《反向工程基因网络:将遗传扰动与动态建模相结合》,《美国国家科学院学报》,100,10,5944-5949(2003)
[29] 杨,M.K.S。;Tegnér,J。;Collins,J.J.,使用奇异值分解和稳健回归对基因网络进行逆向工程,美国国家科学院学报,99,9,6163-6168(2002)
[30] 袁,Y。;斯坦,G.-B。;Warnick,S。;Gonçalves,J.,鲁棒动态网络结构重建,Automatica,471230-1235(2011)·Zbl 1235.93077号
[31] 周,K。;多伊尔,J.C。;Glover,K.,《鲁棒与最优控制》(1996),普伦蒂斯·霍尔·Zbl 0999.49500
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。