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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Abstraction of Markov Population Dynamics via Generative Adversarial Nets

verfasst von : Francesca Cairoli, Ginevra Carbone, Luca Bortolussi

Erschienen in: Computational Methods in Systems Biology

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

Markov Population Models are a widespread formalism used to model the dynamics of complex systems, with applications in Systems Biology and many other fields. The associated Markov stochastic process in continuous time is often analyzed by simulation, which can be costly for large or stiff systems, particularly when a massive number of simulations has to be performed (e.g. in a multi-scale model). A strategy to reduce computational load is to abstract the population model, replacing it with a simpler stochastic model, faster to simulate. Here we pursue this idea, building on previous works and constructing a generator capable of producing stochastic trajectories in continuous space and discrete time. This generator is learned automatically from simulations of the original model in a Generative Adversarial setting. Compared to previous works, which rely on deep neural networks and Dirichlet processes, we explore the use of state of the art generative models, which are flexible enough to learn a full trajectory rather than a single transition kernel.

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Literatur
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Metadaten
Titel
Abstraction of Markov Population Dynamics via Generative Adversarial Nets
verfasst von
Francesca Cairoli
Ginevra Carbone
Luca Bortolussi
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-85633-5_2