We present an adaptive algorithm for the computation of quantities of interest involving the solution of a stochastic elliptic PDE where the diffusion coefficient is parametrized by means of a Karhunen-Lo\`eve expansion. The approximation of the equivalent parametric problem requires a restriction of the countably infinite-dimensional parameter space to a finite-dimensional parameter set, a spatial discretization and an approximation in the parametric variables. We consider a sparse grid approach between these approximation directions in order to reduce the computational effort and propose a dimension-adaptive combination technique. In addition, a sparse grid quadrature for the high-dimensional parametric approximation is employed and simultaneously balanced with the spatial and stochastic approximation. Our adaptive algorithm constructs a sparse grid approximation based on the benefit-cost ratio such that the regularity and thus the decay of the Karhunen-Lo\`eve coefficients is not required beforehand. The decay is detected and exploited as the algorithm adjusts to the anisotropy in the parametric variables. We include numerical examples for the Darcy problem with a lognormal permeability field, which illustrate a good performance of the algorithm: For sufficiently smooth random fields, we essentially recover the rate of the spatial discretization as asymptotic convergence rate with respect to the computational cost.


翻译:我们提出一种适应性算法,用于计算利息数量,其中涉及以Karhunen-Lo ⁇ ⁇ eev的扩展法使扩散系数相近,而扩散系数则通过Karhunen-Lo ⁇ ⁇ eev的扩展法使扩散系数相近。相当的参数问题的近似近似要求将可量化的无限维参数空间限制为有限维参数、空间离异和参数变量近近似值。我们考虑这些近似方向之间的微小网格方法,以减少计算努力,并提出一个尺寸适应性组合技术。此外,还采用高维准准近差的稀薄网格二次方位,与空间和相近近法同时平衡。我们的适应性算法根据利益成本比率构建了稀异的网格近度,这样就不会事先要求Karhunen-Lo ⁇ eve系数的规律性及衰变异。我们检测和利用了衰变法的算法调整,以适应对准参数的反向性组合技术。我们把达西问题的数字实例列入一个对正正对准的可测度场,这显示了一种良好的轨率的精确度的精确度,从而说明对准率的精确地计算率的恢复率。

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