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 enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Helsingin yliopisto
Karvonen Toni Samuli
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Volyymi
87
Numero
2
Artikkelinumero
qkae098
Sivut
457-479
ISSN
Julkaisufoorumi
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