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寻找马尔可夫链最小可能精确聚合

概率论 2025-07-16 v1

摘要

马尔可夫链是计算机科学、经济学、生物学等诸多领域中用于建模和评估系统的重要工具。因此,近似马尔可夫链是降低分析所需计算 effort 的有用工具,通过缩小状态空间的大小来实现。迄今为止,大多数近似算法聚焦于寻找近似解,这些解仍是马尔可夫链。我们摆脱了这一限制,提出一种基于阿诺拉迭代(Arnoldi iteration)的算法。进一步,我们证明,如果这些近似无误,它们的大小最小。最后,我们通过阿诺拉迭代实现了马尔可夫链的算法。如果另一种聚合方法——称为 Exlump 聚合——能为马尔可夫链找到精确聚合,通常会在运行时间上获得类似或更小的误差。相较之下,通过阿诺拉迭代计算的近似解可以在 Exlump 无法找到聚合的情况下找到可用解。尽管如此,运行时间仍是主要关切,因为我们用于确定近似状态空间大小的准则计算成本极高。因此,还需要进一步工作来降低阿诺拉方法的运行时间。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.11157,
  title  = {Finding the Smallest Possible Exact Aggregation of a Markov Chain},
  author = {Patrick Sonnentag},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11157},
  year   = {2025}
}

备注

68 pages, 10 figures, bachelor's thesis