Graph dynamical systems (GDS) model dynamic processes on a (static) graph. Stochastic GDS has been used for network-based epidemics models such as the contact process and the reversible contact process. In this paper, we consider stochastic GDS that are also continuous-time Markov processes (CTMP), whose transition rates are linear functions of some dynamics parameters $\theta$ of interest (i.e., healing, exogeneous, and endogeneous infection rates). Our goal is to estimate $\theta$ from a single, finite-time, continuously observed trajectory of the CTMP. Parameter estimation of CTMP is challenging when the state space is large; for GDS, the number of Markov states are \emph{exponential} in the number of nodes of the graph. We showed that holding classes (i.e., Markov states with the same holding time distribution) give efficient partitions of the state space of GDS. We derived an upperbound on the number of holding classes for the contact process, which is polynomial in the number of nodes. We utilized holding classes to solve a smaller system of linear equations to find $\theta$. Experimental results show that finding reasonable results can be achieved even for short trajectories, particularly for the contact process. In fact, trajectory length does not significantly affect estimation error.


翻译:图动力系统(GDS)对(静态)图上的动态过程进行建模。随机GDS已被用于基于网络的流行病模型,如接触过程和可逆接触过程。本文考虑一类同时也是连续时间马尔可夫过程(CTMP)的随机GDS,其转移率是关于某些感兴趣动力学参数$\theta$(即治愈率、外生感染率和内生感染率)的线性函数。我们的目标是从CTMP的单条有限时间连续观测轨迹中估计$\theta$。当状态空间较大时,CTMP的参数估计具有挑战性;对于GDS,马尔可夫状态的数量与图节点数呈指数关系。我们证明,保持类(即具有相同保持时间分布的马尔可夫状态)能对GDS的状态空间进行有效划分。我们推导了接触过程保持类数量的上界,该上界关于节点数为多项式阶。利用保持类,我们求解一个更小的线性方程组以求得$\theta$。实验结果表明,即使对于短轨迹(尤其是接触过程),也能获得合理的结果。实际上,轨迹长度对估计误差影响不显著。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年9月7日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月4日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员