We introduce Stochastic Asymptotical Regularization (SAR) methods for the uncertainty quantification of the stable approximate solution of ill-posed linear-operator equations, which are deterministic models for numerous inverse problems in science and engineering. We prove the regularizing properties of SAR with regard to mean-square convergence. We also show that SAR is an optimal-order regularization method for linear ill-posed problems provided that the terminating time of SAR is chosen according to the smoothness of the solution. This result is proven for both a priori and a posteriori stopping rules under general range-type source conditions. Furthermore, some converse results of SAR are verified. Two iterative schemes are developed for the numerical realization of SAR, and the convergence analyses of these two numerical schemes are also provided. A toy example and a real-world problem of biosensor tomography are studied to show the accuracy and the advantages of SAR: compared with the conventional deterministic regularization approaches for deterministic inverse problems, SAR can provide the uncertainty quantification of the quantity of interest, which can in turn be used to reveal and explicate the hidden information about real-world problems, usually obscured by the incomplete mathematical modeling and the ascendence of complex-structured noise.


翻译:我们引入了Stochastic Asistic Asymptoic Remanization(SAR)方法,对不测的线性操作方方程式的稳定近似解决办法的不确定性进行量化,这是科学和工程方面许多反面问题的决定性模型;我们证明SAR在中平面趋同方面具有正常性质;我们还表明,SAR是线性问题的最佳排序正规化方法,条件是,SAR的终止时间是根据解决办法的顺利性选择的;这一结果在一般范围型源条件下,对于先验性规则和后验性规则都得到了证明;此外,SAR的一些反结果得到核实;为SAR的数值实现制定了两个迭代办法,并且提供了这两种数字方法的趋同分析;研究了一个典型的例子和真实世界生物感学问题,以表明SAR的准确性和优点:与确定性反常性问题的常规确定性规范化方法相比,SAR可以提供利息数量的不确定性的量化,而这又可以用来作为揭示和解释真实世界的不完全的数学问题和复杂程度。

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