undefined

Probabilistic Richardson extrapolation

Publiceringsår

2025

Upphovspersoner

Oates, Chris J.; Karvonen, Toni Samuli; Teckentrup, Aretha L.; Strocchi, Marina; Niederer, Steven

Abstrakt

For over a century, extrapolation methods have provided a powerful tool to improve the convergence order of a numerical method. However, these tools are not well-suited to modern computer codes, where multiple continua are discretized and convergence orders are not easily analysed. To address this challenge, we present a probabilistic perspective on Richardson extrapolation, a point of view that unifies classical extrapolation methods with modern multi-fidelity modelling, and handles uncertain convergence orders by allowing these to be statistically estimated. The approach is developed using Gaussian processes, leading to Gauss–Richardson Extrapolation. Conditions are established under which extrapolation using the conditional mean achieves a polynomial (or even an exponential) speed-up compared to the original numerical method. Further, the probabilistic formulation unlocks the possibility of experimental design, casting the selection of fidelities as a continuous optimization problem, which can then be (approximately) solved. A case study involving a computational cardiac model demonstrates that practical gains in accuracy can be achieved using the GRE method.
Visa mer

Organisationer och upphovspersoner

Helsingfors universitet

Karvonen Toni Samuli

Publikationstyp

Publikationsform

Artikel

Moderpublikationens typ

Tidning

Artikelstyp

En originalartikel

Målgrupp

Vetenskaplig

Kollegialt utvärderad

Kollegialt utvärderad

UKM:s publikationstyp

A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskrift

Publikationskanalens uppgifter

Volym

87

Nummer

2

Artikelnummer

qkae098

Sidor

457-479

Publikationsforum

61980

Publikationsforumsnivå

3

Öppen tillgång

Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst

Ja

Öppen tillgång till publikationskanalen

Delvis öppen publikationskanal

Licens för förläggarens version

CC BY

Parallellsparad

Ja

Parallellagringens licens

CC BY

Övriga uppgifter

Vetenskapsområden

Matematik; Statistik

Publiceringsland

Förenade kungariket

Förlagets internationalitet

Internationell

Språk

engelska

Internationell sampublikation

Ja

Sampublikation med ett företag

Nej

DOI

10.1093/jrsssb/qkae098

Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling

Ja