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  5. Tensor-train approximation of the chemical master equation and its application for parameter inference
 
  • Details
2021

Tensor-train approximation of the chemical master equation and its application for parameter inference

TUDa URI
tuda/11349
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-266282
DOI
10.26083/tuprints-00026628
Autor:innen
Ion, Ion Gabriel ORCID 0000-0002-2932-0396
Wildner, Christian ORCID 0000-0003-2845-7507
Loukrezis, Dimitrios ORCID 0000-0003-1264-1182
Koeppl, Heinz ORCID 0000-0002-8305-9379
De Gersem, Herbert ORCID 0000-0003-2709-2518
Kurzbeschreibung (Abstract)

In this work, we perform Bayesian inference tasks for the chemical master equation in the tensor-train format. The tensor-train approximation has been proven to be very efficient in representing high-dimensional data arising from the explicit representation of the chemical master equation solution. An additional advantage of representing the probability mass function in the tensor-train format is that parametric dependency can be easily incorporated by introducing a tensor product basis expansion in the parameter space. Time is treated as an additional dimension of the tensor and a linear system is derived to solve the chemical master equation in time. We exemplify the tensor-train method by performing inference tasks such as smoothing and parameter inference using the tensor-train framework. A very high compression ratio is observed for storing the probability mass function of the solution. Since all linear algebra operations are performed in the tensor-train format, a significant reduction in the computational time is observed as well.

Freie Schlagworte

Bayesian inference

Numerical linear alge...

Algebraic operation

Probability theory

Chemical reaction dyn...

Tensor network theory...

Stochastic processes

Sprache
Fachbereich/-gebiet
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Nachrichtentechnik > Bioinspirierte Kommunikationssysteme
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Teilchenbeschleunigung und Theorie Elektromagnetische Felder > Computational Electromagnetics
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Self-Organizing Systems Lab
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Teilchenbeschleunigung und Theorie Elektromagnetische Felder > Theorie Elektromagnetischer Felder
Forschungs- und xchange Profil
Interdisziplinäre Forschungsprojekte > Centre for Synthetic Biology
DDC
000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
The Journal of Chemical Physics
Jahrgang der Zeitschrift
155
Heftnummer der Zeitschrift
3
ISSN
0021-9606
Verlag
AIP Publishing
Ort der Erstveröffentlichung
Melville, NY
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1063/5.0045521
PPN
52043479X
Artikel-ID
034102
Ergänzende Ressourcen (Forschungsdaten)
https://github.com/ion-g-ion/paper-cme-tt

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