Particle flow filters solve Bayesian inference problems by smoothly transforming a set of particles into samples from the posterior distribution. Particles move in state space under the flow of an Ito dynamical system. This work introduces the Variational Fokker-Planck (VFP) framework for data assimilation, a general approach that includes previously known particle flow filters as special cases. The Ito process that transforms particles is defined via an optimal drift that depends on the selected diffusion term. It is established that the underlying probability density - sampled by the ensemble of particles - converges to the Bayesian posterior probability density. For a finite number of particles the optimal drift contains a regularization term that nudges particles toward becoming independent random variables. Based on this analysis, we derive computationally feasible approximate regularization approaches that penalize the mutual information between pairs of particles, and avoid particle collapse. Moreover, the Ito diffusion plays the role of a particle rejuvenation approach that also alleviates particle collapse. The VFP framework is very flexible. Different assumptions on prior and intermediate probability distributions can be used to implement the optimal drift, and localization and covariance shrinkage can be applied to alleviate the curse of dimensionality. A robust implicit-explicit method is discussed for the efficient integration of stiff Ito processes. The effectiveness of the VFP framework is demonstrated on three progressively more challenging test problems, namely the Lorenz 63, Lorenz 96 and the quasi-geostrophic equations.


翻译:粒子流过滤器通过将一组粒子顺利地转换成从子宫分布的样本来解决贝叶斯的推论问题。 粒子在Ito动态系统流动的状态空间中移动。 这项工作引入了数据同化的动态 Fokker- Planck( VFP) 框架, 将先前已知的粒子流过滤器作为特例纳入这一总体方法。 转化粒子的Ito过程是通过一个取决于选定扩散术语的最佳漂移来定义的。 已经确定, 由粒子集合取样的粒子的精度密度将集中到Bayesian 远端概率密度。 对于数量有限的粒子, 最佳漂移含有一个固定化术语, 将粒子推向独立的随机变异变量。 基于这一分析, 我们推算出一个可行的大致规范化方法, 惩罚粒子两组之间的相互信息, 避免粒子崩溃。 此外, 粒子再现法的作用是粒子再现方法, 减轻粒子崩溃。 VFPF框架非常灵活。 对于先前和中间概率分布的假设可以应用不同的假设, 来实施最佳的精度流流流流和软化法, 。 递化法的精度检验法的精度检验法的精确度和软化法是,, 的精度的精度的精度检验法的精度的精度和软化法的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度框架,,, 的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度, 。 的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度和软度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度是的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
69+阅读 · 2022年6月28日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
143+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
98+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
69+阅读 · 2022年6月28日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
143+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
98+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员