×

常微分方程的贝叶斯分析:解算器最优精度和贝叶斯因子。 (英语) Zbl 1352.65193号

总结:在大多数情况下,在ODE逆问题的贝叶斯分析中,需要使用数值求解器。因此,我们无法使用精确的理论后验分布,而只能使用从数值解算器中的误差导出的近似后验分布。为了将近似后验分布与理论分布进行比较,我们建议使用贝叶斯因子(BFs),将两者都视为手头数据的模型。从理论角度来看,我们证明理论与数值后BF趋于1,与所用数值解算器的顺序相同。在实践中,我们说明了这样一个事实:对于高阶解算器(例如Runge-Kutta),对于步长,BF已经接近1,这将花费更少的计算工作量。使用更粗糙的解算器可以节省大量的CPU时间,但这些解算器会产生几乎没有错误的后验。给出了两个示例,节省了近90%的CPU时间,所有推理结果都与使用时间步长更精细的解算器获得的结果相同。

MSC公司:

65英镑 常微分方程反问题的数值解法
65升06 常微分方程的多步、Runge-Kutta和外推方法
2015年1月62日 贝叶斯推断
62页99 统计学的应用
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] C.Anderwald、A.Gastaldeli、A.Tura、M.Krebs、M.Promintzer-Schifferl、A.Kautzky-Willer、M.Stadler、R.DeFronzo、G.Pacini和M.Bischof(2011),{女性和男性口服糖耐量试验期间葡萄糖吸收的机制和影响},《临床内分泌杂志》。《新陈代谢》,第9期,第515-524页。
[2] A.Arnold、D.Calvetti和E.Somersalo(2013),{线性多步骤方法,粒子滤波和序贯蒙特卡罗},反问题,29085007·Zbl 1279.65089号
[3] A.Arnold、D.Calvetti和E.Somersalo(2014),{通过集合卡尔曼滤波器对刚性确定性动力系统进行参数估计},反问题,30,105008·Zbl 1302.93200号
[4] Y.Atchadé和J.Rosenthal(2005),《关于自适应马尔可夫链蒙特卡罗算法》,伯努利,11,第815-828页·Zbl 1085.62097号
[5] C.Cai、A.Mohammad-Djafari、S.Legoupil和T.Rodet(2011),《x射线多能量计算机断层成像中的贝叶斯数据融合和反演》,第18届IEEE图像处理国际会议论文集,ICIP,第1377-1380页。
[6] D.Calvetti、R.K.Dash、E.Somersalo和M.E.Cabrera(2006),{应用于估算肌肉活动期间耗氧量的局部正则化方法},逆向问题,22,第229-243页·Zbl 1082.62027
[7] Y.Cao和L.Petzold(2004),{用伴随方法对常微分方程进行后验误差估计和全局误差控制},SIAM J.Sci。计算。,26,第359-374页,http://dx.doi.org/10.1137/S1064827503420969doi:10.1137/S1064827503420969·Zbl 1075.65107号
[8] M.Capistraán、J.Christen和Velasco-Hernaández(2012),{《面向随机SIR流行病模型中的不确定性量化和推断》},数学。生物科学。,240,第250-259页·兹比尔1316.92082
[9] Z.Chama、B.Mansouri、M.Anani和A.Mohammad-Djafari(2012年),{通过使用贝叶斯方法和总变差正则化分类从傅里叶域测量中恢复图像},AEU-国际。《电子杂志》。社区。,66,第897-902页。
[10] J.Christen和C.Fox(2010),{连续分布(t-walk)的通用抽样算法},贝叶斯分析。,5,第263-282页·Zbl 1330.62007
[11] S.L.Cotter、M.Dashti和A.M.Stuart(2010),《PDE贝叶斯反问题的近似》,SIAM J.Numer。分析。,48,第322-345页,http://dx.doi.org/10.1137/090770734doi:10.1137/090770734·Zbl 1210.35284号
[12] T.Cui、C.Fox和M.J.O'Sullivan(2011),{采用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》,第47期,W10521页,2011年。
[13] S.Donnet和A.Samson(2007),{由微分方程定义的缺失数据模型中的参数估计},J.Statist。计划。推理,137,第2815-2831页·兹比尔1331.62099
[14] M.D.Fall、E.Barat、C.Comtat、T.Dautremer、T.Montagu和A.Mohammad-Djafari(2011年),{发射层析成像的离散-连续贝叶斯模型},《第18届IEEE图像处理国际会议论文集》,ICIP,第1373-1376页。
[15] U.Forysí和A.Marciniak-Czochra(2003),{肿瘤生长建模中的Logistic方程},Int.J.Appl。数学。计算。科学。,13,第317-325页·Zbl 1035.92017年
[16] C.Fox、M.Palm和G.Nicholls(1999),《MCMC高效精确PDE解决方案》,Proc。SPIE,3816,第23-30页。
[17] A.E.Gelfand和D.K.Dey(1994),{贝叶斯模型选择:渐近和精确计算},J.Roy。统计师。Soc.序列号。B、 第56页,第501-514页·兹比尔0800.62170
[18] R.N.Gutenkunst、J.J.Waterfall、F.P.Casey、K.S.Brown、C.R.Myers和J.P.Sethna(2007),{系统生物学模型中普遍存在的参数敏感性},《公共科学图书馆·计算》。生物,3,e189。
[19] H.Haario、E.Saksman和J.Tamminen(1998),{自适应大都会算法},伯努利,7,第223-242页·Zbl 0989.65004号
[20] M.L.Hazelton(2010),《具有线性逆结构的基于网络模型的贝叶斯推理》,《运输研究》,B部分:方法论,44,第674-685页。
[21] J.A.Hoeting、D.Madigan、A.E.Raftery和C.T.Volinsky(1999),《贝叶斯模型平均:教程》,《统计学》。科学。,14,第382-401页·Zbl 1059.62525号
[22] A.Iserles(1996),{微分方程数值分析第一课程},剑桥大学出版社,纽约·Zbl 1171.65060号
[23] H.Jeffreys(1961),《概率论》,第三版,牛津大学出版社,牛津·Zbl 0116.34904号
[24] J.P.Kaipio和C.Fox(2011),《传热反问题的贝叶斯框架》,《传热工程》,第32期,第718-753页。
[25] J.P.Kaipio和E.Somersalo(2005),{统计和计算反问题},应用。数学。科学。纽约斯普林格160号·Zbl 1068.65022号
[26] R.E.Kass和A.E.Raftery(1995),{贝叶斯因子},J.Amer。统计师。协会,90,第773-795页·Zbl 0846.62028号
[27] A.Keats、E.Yee和F.Lien(2010),《污染物源确定的信息驱动受体放置》,环境模型。软件,25,第1000-1013页。
[28] V.Kolehmainen、A.Vanne、S.Siltanen、S.Jaárvenpa¨A¨、J.P.Kaipio、M.Lassas和M.Kalke(2007),{牙科三维x射线成像的贝叶斯反演方法},Elektrotech。通知。,124,第248-253页。
[29] S.Kozawa、T.Takenouchi和K.Ikeda(2012年),{利用贝叶斯超分辨率平滑地图先验进行反个人地雷探测的地下成像},《人工生命机器人学》,第16期,第478-481页。
[30] J.D.Lambert(1991),{常微分系统的数值方法:初值问题},John Wiley&Sons,Chichester,UK·Zbl 0745.65049号
[31] J.Lang和J.G.Verwer(2007),《关于初值问题的全局误差估计和控制》,SIAM J.Sci。计算。,29,第1460-1475页,http://dx.doi.org/10.1137/050646950doi:10.1137/050646950·Zbl 1145.65047号
[32] A.Mohammad-Djafari(2006),{信号和图像处理与应用中反问题的贝叶斯推断},国际成像系统技术杂志。,16,第209-214页。
[33] A.Nissinen、V.P.Kolehmainen和J.P.Kaipio(2011),《电阻抗断层扫描中未知域边界引起的建模误差补偿》,IEEE Trans。医学成像,30,第231-242页·Zbl 1350.92030
[34] A.Quarteroni、R.Sacco和F.Saleri(2007),{数学},文本应用。数学。柏林施普林格37号·Zbl 1136.65001号
[35] K.Radhakrishnan和A.Hindmarsh(1993),《LSODE的描述和使用,常微分方程的Livermore解算器》,技术报告,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室。
[36] C.Robert和G.Casella(2004),{蒙特卡罗统计方法},纽约斯普林格·Zbl 1096.62003年
[37] C.Schwab和A.M.Stuart(2012),{贝叶斯反问题的稀疏确定性近似},反问题,28045003·Zbl 1236.62014年
[38] E.Somersalo、A.Voutilainen和J.P.Kaipio(2003),{通过偶极子模型的贝叶斯滤波实现的非静态脑磁图},《反问题》,第19期,第1047-1063页·Zbl 1046.92034号
[39] E.Suïli和D.F.Mayers(2003),《数值分析导论》,剑桥大学出版社,英国剑桥·Zbl 1033.65001号
[40] P.D.Valpine(2008)。{\it改进了马尔可夫链蒙特卡罗输出中归一化常数的估计},J.Compute。图表。统计人员。,17,第333-351页。
[41] A.Vehtari和J.Lampinen(2000),{图像分析的贝叶斯MLP神经网络},模式识别快报。,21,第1183-1191页·Zbl 0985.68692号
[42] J.Wan和N.Zabaras(2011),{使用顺序蒙特卡罗方法处理多尺度反问题的贝叶斯方法},反问题,27105004·Zbl 1228.65009号
[43] D.Watzenig和C.Fox(2009),《电容层析成像统计建模和推断综述》,《测量科学》。技术。,20 (2009), 052002.
[44] A.D.Woodbury,(2011),最小相对熵,Bayes和Kapur,地球物理。J.国际。185,第181-189页。
[45] H.Xue、H.Miao和H.Wu(2010),{考虑数值误差和测量误差的非线性常微分方程模型中常数和时变系数的筛选估计},Ann.Statist。,38,第2351-2387页·Zbl 1203.62049号
[46] S.Zhu、P.You、H.Wang、X.Li和A.Mohammad-Djafari(2011),{面向识别的贝叶斯SAR成像},《2011年第三届合成孔径雷达国际亚太会议论文集》,亚太地区雷达学会,2011年,第153-156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。