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[提交于 2025年8月14日
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标题: 现代随机建模综述:SDE/SPDE数值方法、数据驱动识别以及生成方法在生物学和流行病学中的应用
标题: A Review of Modern Stochastic Modeling: SDE/SPDE Numerics, Data-Driven Identification, and Generative Methods with Applications in Biology and Epidemiology
摘要: 这篇综述梳理了随机建模的发展,突出了非标准方法及其在生物学和流行病学中的应用。 它汇集了四个方向:(1) 描述随机演化的系统的核心模型;(2) 直接从数据中学习这些模型的关键部分;(3) 能够在连续时间中生成现实合成数据的方法;以及 (4) 在长时间运行中保持模拟稳定、准确和忠实的数值技术。 目标是实用的:帮助研究人员快速了解有哪些新内容,各部分如何结合,以及哪些重要空白仍然存在。 我们总结了在噪声和不完整观测下估计变化的感染或反应率的工具,建模空间传播,考虑突然跳跃和重尾,以及以对决策有用的方式报告不确定性。 我们还强调了值得近期关注的开放问题:当数据不规则时分离真实动态与噪声;在随机影响下学习具有稳定性保证的空间动态;将训练与实际应用中使用的数值方法对齐;在所有模拟中保持正性和守恒性;在大型研究中降低成本同时控制误差;估计罕见但重要的事件;以及采用清晰、可比较的报告标准。 通过围绕这些目标组织该领域,这篇综述提供了一个当前方法的简明指南,它们的实际应用,以及生物学和流行病学未来工作的最有希望的方向。
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