Efficient simulation of SDEs is essential in many applications, particularly for ergodic systems that demand efficient simulation of both short-time dynamics and large-time statistics. However, locally Lipschitz SDEs often require special treatments such as implicit schemes with small time-steps to accurately simulate the ergodic measure. We introduce a framework to construct inference-based schemes adaptive to large time-steps (ISALT) from data, achieving a reduction in time by several orders of magnitudes. The key is the statistical learning of an approximation to the infinite-dimensional discrete-time flow map. We explore the use of numerical schemes (such as the Euler-Maruyama, a hybrid RK4, and an implicit scheme) to derive informed basis functions, leading to a parameter inference problem. We introduce a scalable algorithm to estimate the parameters by least squares, and we prove the convergence of the estimators as data size increases. We test the ISALT on three non-globally Lipschitz SDEs: the 1D double-well potential, a 2D multi-scale gradient system, and the 3D stochastic Lorenz equation with degenerate noise. Numerical results show that ISALT can tolerate time-step magnitudes larger than plain numerical schemes. It reaches optimal accuracy in reproducing the invariant measure when the time-step is medium-large.


翻译:在许多应用中,特别是对于需要高效模拟短期动态和大量时间统计数据的ERgodic系统来说,对SDES的有效模拟至关重要,特别是对于需要高效模拟短期动态和大量时间统计的ERgodic系统。然而,本地的Lipschitz SDES经常需要特殊处理,例如有小时间步骤的隐含计划,以准确模拟ERgodic测量值。我们引入了一个框架,以构建适应数据中大时间步骤(ISALT)的基于推断的计划,使数据数量增加若干级,从而缩短时间。关键在于从统计学上学习接近无限独立时间流图。我们探索如何利用数字计划(如Euler-Maruyama、混合RK4和隐含计划)来获得知情基础功能,从而导致一个参数推论问题。我们引入了一个框架,用以根据数据大小增加来估计大时间步骤(ISALT)的参数。我们用三种非全球性的Lipschitz SDESLT进行测试:1D双向潜力、2D多级梯度梯系和隐含计划)来获得知情基础功能的功能功能功能功能,导致参数推论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论论。我们度。

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