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基于重要抽样准蒙特卡罗方法的不确定性量化:维度独立收敛率

数值分析 2026-03-03 v1 数值分析

摘要

准蒙特卡罗(QMC)积分在无界域 Rs\mathbb{R}^s 上仍具有挑战性,主要由于抽样空间的高维性和被积函数的边界增长。在不确定性量化(UQ)等应用中,维数 ss 可能达到数百甚至上千。为恢复高维情形下数值积分规则的效率,类格子规则等构造性QMC方法在加权函数空间框架内已成功开发。与设计特定数值积分点的做法不同,本文提出通过边界阻尼重要抽样(BDIS,由 Pan 等人于2025年提出)来转换底层被积函数,从而适配现成的乱序网络(一种构造自由的随机化QMC方法)。我们对BDIS基于乱序网络的维度独立收敛率进行严格分析,涵盖的无界函数类超过Pan等人(2025)所涉及的范围。通过利用参数输入随机场的维度结构,该提议的 nn 点数值积分规则在椭圆偏微分方程(PDE)中的标准UQ问题上实现维度独立的均方误差收敛率为 O(n1α+ε)O(n^{-1-\alpha^*+\varepsilon}),其中 ε>0\varepsilon>0 为任意小数,α(0,1)\alpha^*\in (0,1) 反映参数变量关于被积函数的光滑性。数值实验表明,在高维参数的椭圆PDE上,该方法有效。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.00843,
  title  = {Uncertainty quantification using importance-sampled quasi-Monte Carlo with dimension-independent convergence rates},
  author = {Zexin Pan and Du Ouyang and Zhijian He},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.00843},
  year   = {2026}
}