On Low-Rank Regularization for Ill-Posed Nonlinear Parameter Estimation
病态非线性参数估计的低秩正则化
基本信息
- 批准号:2011622
- 负责人:
- 金额:$ 20万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-01 至 2024-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This research has been inspired by numerous challenges in studying the transmission dynamics of infectious diseases. The investigator will focus on estimating parameters of data-enabled mathematical models of infectious disease aiming to generate forecasts of future incidence cases. The project will develop regularized computational algorithms for this data estimation which presents many challenges and includes uncertainties. The models and optimization methods to be used are important in anticipating the resources needed for disease management. Data on past and present infectious diseases will be studied, and the investigator will collaborate with the university's School of Public Health. Apart from applications in epidemiology, this project will have a broad impact on scientific disciplines including signal and image processing, biomedical imaging, gravitational sounding, chaos theory, ocean acoustics, and others. The project includes graduate student training through involvement in the research.The project aims to develop computational algorithms for estimating parameters using optimization. From an optimization standpoint, parameter estimation and forecasting from data comes down to solving an ill-posed minimization problem constrained by a system of ordinary or partial differential equations. For uncertainty quantification, multiple runs of the inversion algorithm must be carried out, preferably in real time. To address this challenge, the project will construct a family of trust-region optimization algorithms with low-rank updates for the Jacobian operator that will reduce the computational cost of a quasi-Newton step and, at the same time, incorporate an extra layer of stability in the iterative process. In case of nonlinear least squares with non-zero residuals, low-rank updates for stable Hessian evaluation will be investigated. Theoretical and numerical analysis of the new methods will be first carried out for normally solvable ill-posed operator equations and then extended to essentially ill-posed problems. The successful completion of this project will advance the understanding of ill-posed inverse problems and facilitate more stable and efficient simulations.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项研究受到了研究传染病传播动力学的众多挑战的启发。研究人员将专注于估计传染病数据支持数学模型的参数,旨在预测未来的发病率。该项目将为这种数据估计开发正则化计算算法,这带来了许多挑战,包括不确定性。所使用的模型和优化方法对于预测疾病管理所需的资源非常重要。将研究过去和现在的传染病数据,研究人员将与该大学的公共卫生学院合作。除了在流行病学中的应用外,该项目还将对包括信号和图像处理、生物医学成像、重力探测、混沌理论、海洋声学等在内的科学学科产生广泛的影响。该项目包括通过参与研究对研究生进行培训。该项目旨在开发使用优化估计参数的计算算法。从优化的角度来看,参数估计和预测数据归结为解决一个不适定的最小化问题的约束下的一个系统的常微分方程或偏微分方程。对于不确定性量化,必须执行反演算法的多次运行,优选地以真实的时间进行。为了应对这一挑战,该项目将构建一系列具有Jacobian算子低秩更新的信赖域优化算法,这将降低拟牛顿步骤的计算成本,同时在迭代过程中加入额外的稳定层。在具有非零残差的非线性最小二乘的情况下,将研究稳定Hessian评估的低秩更新。理论和数值分析的新方法将首先进行正常可解不适定算子方程,然后扩展到本质上不适定的问题。该项目的成功完成将促进对不适定逆问题的理解,并促进更稳定和更有效的模拟。该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
On stable parameter estimation and short-term forecasting with quantified uncertainty with application to COVID-19 transmission
具有量化不确定性的稳定参数估计和短期预测及其在 COVID-19 传播中的应用
- DOI:10.1515/jiip-2021-0037
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:1.1
- 作者:Smirnova, Alexandra;Pidgeon, Brian;Luo, Ruiyan
- 通讯作者:Luo, Ruiyan
The doubling time analysis for modified infectious disease Richards model with applications to COVID-19 pandemic
- DOI:10.3934/mbe.2022150
- 发表时间:2022-01-01
- 期刊:
- 影响因子:2.6
- 作者:Smirnova, Alexandra;Pidgeon, Brian;Zhao, Yichuan
- 通讯作者:Zhao, Yichuan
Mathematical and Statistical Analysis of Doubling Times to Investigate the Early Spread of Epidemics: Application to the COVID-19 Pandemic
- DOI:10.3390/math9060625
- 发表时间:2021-03-01
- 期刊:
- 影响因子:2.4
- 作者:Smirnova, Alexandra;DeCamp, Linda;Chowell, Gerardo
- 通讯作者:Chowell, Gerardo
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Alexandra Smirnova其他文献
Pathologic substrate of gastropathy in Anderson-Fabry disease
- DOI:
10.1186/s13023-020-01436-2 - 发表时间:
2020-06-22 - 期刊:
- 影响因子:3.500
- 作者:
Alessandro Di Toro;Nupoor Narula;Lorenzo Giuliani;Monica Concardi;Alexandra Smirnova;Valentina Favalli;Mario Urtis;Costanza Alvisi;Elena Antoniazzi;Eloisa Arbustini - 通讯作者:
Eloisa Arbustini
Estimation of Time-Dependent Transmission Rate for COVID-19 SVIRD Model Using Predictor-Corrector Algorithm
使用预测校正器算法估计 COVID-19 SVIRD 模型的时间相关传播率
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Ruiyan Luo;A. D. Herrera;Yena Kim;Susan Rogowski;Diana White;Alexandra Smirnova - 通讯作者:
Alexandra Smirnova
Synchronization in Dynamical Networks with Mixed Coupling
混合耦合动态网络中的同步
- DOI:
- 发表时间:
2016 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Douglas M Carter;Jr;Alexandra Smirnova;Vladimir Bondarenko;Yaroslav Molkov - 通讯作者:
Yaroslav Molkov
Alexandra Smirnova的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Alexandra Smirnova', 18)}}的其他基金
Iteratively Regularized Broyden-Type Algorithms for Nonlinear Inverse Problems
非线性反问题的迭代正则布罗伊登型算法
- 批准号:
1818886 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
Continuous Regularization for Nonlinear Ill-Posed Problems
非线性不适定问题的连续正则化
- 批准号:
1112897 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
Theoretical and Numerical Investigation of Dynamical Systems Method for Solving Linear and Nonlinear Ill-Posed Problems
解决线性和非线性不适定问题的动力系统方法的理论和数值研究
- 批准号:
0207050 - 财政年份:2002
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
单核巨噬细胞通过RANK/RANKL/OPG 信号通路调控小鼠P3趾尖骨关节再生的机制研究
- 批准号:JCZRYB202500176
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
OPG-RANKL-RANK轴调控NLRP3炎症小体介导DA神经元变性的分子机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:15.0 万元
- 项目类别:省市级项目
CD8+T细胞通过RANKL-RANK轴和小胶质细胞相互作用重塑脊髓损伤免疫微环境影响干细胞疗效的机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:15.0 万元
- 项目类别:省市级项目
RANK蛋白的S-棕榈酰化修饰调控破骨细胞活化在骨质疏松骨折中的
作用和机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于OPG/RANK/RANKL信号通路研究异补骨脂素调控炎症抗骨质疏松的作用机制
- 批准号:2024Y9519
- 批准年份:2024
- 资助金额:15.0 万元
- 项目类别:省市级项目
肠道菌群代谢产物3,5-DiCQA调控RANK蛋白表达参与糖尿病肾病足细胞损伤的机制研究
- 批准号:n/a
- 批准年份:2023
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
补体C1q通过OPG-RANKL-RANK系统介导NF-κB信号通路调控髌股关节发育不良的机制研究
- 批准号:82302656
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
RANK参与调控糖尿病肾病足细胞自噬的机制研究
- 批准号:n/a
- 批准年份:2022
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
黄芩素通过RANKL/RANK/MITF信号通路促进骨质疏松性骨折愈合的机制研究
- 批准号:n/a
- 批准年份:2022
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于OPG/RANKL/RANK通路研究Triptolide“骨形成-骨吸收”量效双向调节机制
- 批准号:2022J011482
- 批准年份:2022
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:省市级项目
相似海外基金
CAREER: Rank Metric Codes from Drinfeld Modules and New Primitives in Code Based Cryptography
职业:对来自 Drinfeld 模块的度量代码和基于代码的密码学中的新原语进行排名
- 批准号:
2338424 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Continuing Grant
歯周組織再生におけるRANK発現EVsの機能解析とその治療応用への基盤構築
表达 RANK 的 EV 在牙周组织再生中的功能分析并为其治疗应用奠定基础
- 批准号:
24K12906 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Conference: Moving to higher rank: from hyperbolic to Anosov
会议:迈向更高级别:从双曲线到阿诺索夫
- 批准号:
2350423 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
Inferring the evolution of functional connectivity over learning in large-scale neural recordings using low-tensor-rank recurrent neural networks
使用低张量秩递归神经网络推断大规模神经记录中功能连接学习的演变
- 批准号:
BB/Y513957/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Research Grant
RANK-RANKL結合可視化による骨粗鬆症薬の開発および骨代謝機構の解明
通过可视化 RANK-RANKL 结合来开发骨质疏松症药物并阐明骨代谢机制
- 批准号:
24K12866 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
乳がん細胞由来細胞外小胞のRANK-RANKL経路を介した破骨細胞分化機構の解明
阐明乳腺癌细胞来源的细胞外囊泡的RANK-RANKL途径介导的破骨细胞分化机制
- 批准号:
23KJ1947 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Higher rank hyperbolicity and homological isoperimetric inequalities
高阶双曲性和同调等周不等式
- 批准号:
2896389 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Studentship
Conference: I.H.E.S. Workshop: Homogeneous Dynamics and Geometry in Higher-Rank Lie Groups
会议:I.H.E.S.
- 批准号:
2321093 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
Condensation and Prediction Acceleration for Deep Learning Through Low-rank Regularization and Adaptive Proximal Methods
通过低秩正则化和自适应近端方法进行深度学习的压缩和预测加速
- 批准号:
23K19981 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
Higher rank hyperbolicity and homological isoperimetric inequalities
高阶双曲性和同调等周不等式
- 批准号:
2785744 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Studentship