undefined

Probabilistic Richardson extrapolation

Julkaisuvuosi

2025

Tekijät

Oates, Chris J.; Karvonen, Toni Samuli; Teckentrup, Aretha L.; Strocchi, Marina; Niederer, Steven

Abstrakti:

For over a century, extrapolation methods have provided a powerful tool to improve the convergence order of a numerical method. However, these tools are not well-suited to modern computer codes, where multiple continua are discretized and convergence orders are not easily analysed. To address this challenge, we present a probabilistic perspective on Richardson extrapolation, a point of view that unifies classical extrapolation methods with modern multi-fidelity modelling, and handles uncertain convergence orders by allowing these to be statistically estimated. The approach is developed using Gaussian processes, leading to Gauss–Richardson Extrapolation. Conditions are established under which extrapolation using the conditional mean achieves a polynomial (or even an exponential) speed-up compared to the original numerical method. Further, the probabilistic formulation unlocks the possibility of experimental design, casting the selection of fidelities as a continuous optimization problem, which can then be (approximately) solved. A case study involving a computational cardiac model demonstrates that practical gains in accuracy can be achieved using the GRE method.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Helsingin yliopisto

Karvonen Toni Samuli

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

87

Numero

2

Artikkelinumero

qkae098

Sivut

457-479

Julkaisu­foorumi

61980

Julkaisufoorumitaso

3

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Rinnakkaistallenteen lisenssi

CC BY

Muut tiedot

Tieteenalat

Matematiikka; Tilastotiede

Julkaisumaa

Yhdistynyt kuningaskunta

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1093/jrsssb/qkae098

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä