Ordinary differential equation (ODE) is an important tool to study the dynamics of a system of biological and physical processes. A central question in ODE modeling is to infer the significance of individual regulatory effect of one signal variable on another. However, building confidence band for ODE with unknown regulatory relations is challenging, and it remains largely an open question. In this article, we construct post-regularization confidence band for individual regulatory function in ODE with unknown functionals and noisy data observations. Our proposal is the first of its kind, and is built on two novel ingredients. The first is a new localized kernel learning approach that combines reproducing kernel learning with local Taylor approximation, and the second is a new de-biasing method that tackles infinite-dimensional functionals and additional measurement errors. We show that the constructed confidence band has the desired asymptotic coverage probability, and the recovered regulatory network approaches the truth with probability tending to one. We establish the theoretical properties when the number of variables in the system can be either smaller or larger than the number of sampling time points, and we study the regime-switching phenomenon. We demonstrate the efficacy of the proposed method through both simulations and illustrations with two data applications.


翻译:普通普通方程式 (OD) 是研究生物和物理过程系统动态的重要工具 。 OD 模型的一个中心问题是推断一个信号变量对另一个信号变量的个别监管效应的意义。 但是,为监管关系不明的 ODE 建立信任带是一项挑战,它在很大程度上仍然是一个尚未解决的问题。 在本篇文章中,我们为具有未知功能和数据观测噪音的ODE 中的个人监管功能建立常规后信任带。我们的提议是同类的首个,并且建立在两个新颖的成分上。第一个是新的局部内核学习方法,将复制内核学习与本地泰勒近似结合起来,第二个是处理无限功能和额外测量错误的新的去偏移方法。我们通过模拟和两个应用图示,展示拟议方法的功效。我们通过模拟和两个应用图示,以模拟和两个图解两种图解两种图解,我们确定了系统变量数目小于或大于抽样时间点时的理论属性。

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