<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Archiving and Interchange DTD with MathML3 v1.3 20210610//EN" "JATS-archivearticle1-3-mathml3.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" dtd-version="1.3" xml:lang="en" article-type="research-article"><?properties open_access?><?properties manuscript?><processing-meta base-tagset="archiving" mathml-version="3.0" table-model="xhtml" tagset-family="jats"><restricted-by>pmc</restricted-by></processing-meta><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="nlm-journal-id">101262635</journal-id><journal-id journal-id-type="pubmed-jr-id">32661</journal-id><journal-id journal-id-type="nlm-ta">J Mach Learn Res</journal-id><journal-id journal-id-type="iso-abbrev">J Mach Learn Res</journal-id><journal-title-group><journal-title>Journal of machine learning research : JMLR</journal-title></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1532-4435</issn><issn pub-type="epub">1533-7928</issn></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="pmid">41355847</article-id><article-id pub-id-type="pmc">12676262</article-id><article-id pub-id-type="manuscript">NIHMS2115864</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Dynamic Bayesian Learning for Spatiotemporal Mechanistic
Models</article-title></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name><surname>Banerjee</surname><given-names>Sudipto</given-names></name><aff id="A1">Department of Biostatistics, University of California, Los Angeles,
Los Angeles, CA 90025, USA</aff></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Chen</surname><given-names>Xiang</given-names></name><aff id="A2">Department of Biostatistics, University of California, Los Angeles,
Los Angeles, CA 90025, USA</aff></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Frankenburg</surname><given-names>Ian</given-names></name><aff id="A3">Department of Biostatistics, University of California, Los Angeles,
Los Angeles, CA 90025, USA</aff></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Zhou</surname><given-names>Daniel</given-names></name><aff id="A4">Department of Biostatistics, University of California, Los Angeles,
Los Angeles, CA 90025, USA</aff></contrib></contrib-group><author-notes><corresp id="CR1">
<email>SUDIPTO@UCLA.EDU</email>
</corresp></author-notes><pub-date pub-type="nihms-submitted"><day>4</day><month>10</month><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="ppub"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="pmc-release"><day>05</day><month>12</month><year>2025</year></pub-date><volume>26</volume><elocation-id>146</elocation-id><permissions><license><ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" specific-use="textmining" content-type="ccbylicense">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ali:license_ref><license-p>License: CC-BY 4.0, see <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link>. Attribution
requirements are provided at <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://jmlr.org/papers/v26/22-0896.html">http://jmlr.org/papers/v26/22-0896.html</ext-link>.</license-p></license></permissions><abstract id="ABS1"><p id="P1">We develop an approach for Bayesian learning of spatiotemporal dynamical
mechanistic models. Such learning consists of statistical emulation of the
mechanistic system that can efficiently interpolate the output of the system
from arbitrary inputs. The emulated learner can then be used to train the system
from noisy data achieved by melding information from observed data with the
emulated mechanistic system. This joint melding of mechanistic systems employ
hierarchical state-space models with Gaussian process regression. Assuming the
dynamical system is controlled by a finite collection of inputs, Gaussian
process regression learns the effect of these parameters through a number of
training runs, driving the stochastic innovations of the spatiotemporal
state-space component. This enables efficient modeling of the dynamics over
space and time. This article details exact inference with analytically
accessible posterior distributions in hierarchical matrix-variate Normal and
Wishart models in designing the emulator. This step obviates expensive iterative
algorithms such as Markov chain Monte Carlo or variational approximations. We
also show how emulation is applicable to large-scale emulation by designing a
dynamic Bayesian transfer learning framework. Inference on
<inline-formula><mml:math id="M1" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> proceeds using Markov chain Monte Carlo as a
post-emulation step using the emulator as a regression component. We demonstrate
this framework through solving inverse problems arising in the analysis of
ordinary and partial nonlinear differential equations and, in addition, to a
black-box computer model generating spatiotemporal dynamics across a graphical
model.</p></abstract><kwd-group><kwd>Bayesian melding</kwd><kwd>computer models</kwd><kwd>state-space models</kwd><kwd>Bayesian transfer learning</kwd><kwd>Gaussian process regression</kwd><kwd>mechanistic systems</kwd><kwd>spatiotemporal analysis</kwd><kwd>uncertainty quantification</kwd></kwd-group></article-meta></front><body><sec id="S1"><label>1.</label><title>Introduction</title><p id="P2">Probabilistic learning of spatial-temporal processes governed by physical or
mechanistic systems is of interest in a variety of scientific disciplines. Such
models are sometimes represented through a system of equations derived from physical
or scientific principles, or they may be arbitrarily complex computer programs that
simulate a phenomenon. These models are broadly referred to as <italic toggle="yes">computer
models</italic><sup><xref rid="FN1" ref-type="fn">1</xref></sup> and, at least
in the scope of this paper, are deterministic in the sense that rerunning the model
with a specific set of inputs always produce identical value of the outputs. In what
is considered a seminal manuscript in statistical science, <xref rid="R70" ref-type="bibr">Sacks et al. (1989)</xref> describes a framework for modeling
the output as a realization of a stochastic process and laying the statistical
foundations for designing computer experiments for efficient prediction. This field
has blossomed into a substantial area within machine learning and statistical
science with the incorporation of ideas from signal processing, dynamical systems,
inverse problems, functional data analysis, non-parametric models, Gaussian
processes, spatial statistics and several other fields (while a comprehensive review
is not the aim of this article, we refer to <xref rid="R72" ref-type="bibr">Santner
et al., 2019</xref>; <xref rid="R21" ref-type="bibr">Fang et al., 2005</xref>;
<xref rid="R45" ref-type="bibr">Kang and Deng, 2020</xref>, and references
therein for diverse perspectives).</p><p id="P3">Analyzing data from computer experiments refer to interpolating or predicting
the output at new inputs after training the model using runs of the computer model
without assuming mathematical tractability of the computer model. This is referred
to as <italic toggle="yes">emulation</italic> (see <xref rid="R70" ref-type="bibr">Sacks et al.,
1989</xref>; <xref rid="R14" ref-type="bibr">Conti and O&#x02019;Hagan,
2010</xref>, with the latter offering an excellent perspective of relative
recent literature) and comprises the construction of a statistical model that mimics
the behavior of the computer model. Rather than assuming an explicit functional
relationship between the inputs and outputs, a Gaussian process is used as a prior
on the unknown function (see, e.g., <xref rid="R56" ref-type="bibr">O&#x02019;Hagan,
1992</xref>; <xref rid="R39" ref-type="bibr">Haylock and O&#x02019;Hagan,
1996</xref>; <xref rid="R64" ref-type="bibr">Rasmussen and Williams,
2005</xref>) and the outputs are assumed to be a realization of this process.</p><p id="P4">A second problem of interest is to learn about the parameters in the
mechanistic system from field observations while also accounting for the information
available from runs of the computer experiment. This is related to the problem of
<italic toggle="yes">calibration</italic> using field data (see, e.g., <xref rid="R49" ref-type="bibr">Kennedy and O&#x02019;Hagan, 2001</xref>; <xref rid="R55" ref-type="bibr">Oakley and O&#x02019;Hagan, 2004</xref>; <xref rid="R42" ref-type="bibr">Higdon et al., 2004</xref>; <xref rid="R6" ref-type="bibr">Bayarri et al., 2007a</xref>; <xref rid="R43" ref-type="bibr">Higdon et al.,
2008</xref>; <xref rid="R8" ref-type="bibr">Bayarri et al., 2009</xref>, for
calibration using field observations in diverse contexts) and can be regarded as an
inverse problem seeking optimal values of unknown parameters to be learned from
observational field data. We depart somewhat from the paradigm of traditional
calibration, where an &#x0201c;optimal&#x0201d; (perhaps unknown) value of the input
is assumed. Instead pursue <italic toggle="yes">melding</italic> (<xref rid="R60" ref-type="bibr">Poole and Raftery, 2000</xref>; <xref rid="R27" ref-type="bibr">Gel et al.,
2004</xref>) and synthesize information from mechanistic systems with field
observations. Emulation and calibration becomes challenging when the computer model
or posited functional relationship is complex in nature or expensive to compute and
any practicable learning framework must account for the scale of the problem.</p><p id="P5">We focus upon emulating and inferring on spatial-temporal mechanistic systems
using a Bayesian hierarchical modeling framework. <xref rid="F1" ref-type="fig">Figure 1</xref> depicts emulation and calibration in our melding context. A
hierarchical description of a physical process consists of a layered approach,
whereby simpler conditional dependence structures specify complex relationships.
Probabilistic learning proceeds from the posterior distribution given by
<disp-formula id="FD1">
<label>(1)</label>
<mml:math id="M2" display="block"><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>|</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>|</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="5em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>|</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P6">At the top level, the probability model specifies the distribution of the
data conditional on the physical process and any other parameters needed to describe
the data generating mechanism. The next level represents the underlying mechanistic
system as a realization of a stochastic process capturing physical or mechanistic
knowledge (as promulgated by <xref rid="R70" ref-type="bibr">Sacks et al.,
1989</xref>). The last level models uncertainty about parameters.</p><p id="P7">Probabilistic machine learning using <xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">(1)</xref> adopts Bayesian inference of all unknown quantities given the data
available to the modeler. Bayesian inference for deterministic systems has been
developed and explored in settings that resemble computer experiment settings.
Examples, by no means exhaustive, include Bayesian melding developed by <xref rid="R60" ref-type="bibr">Poole and Raftery (2000)</xref> that pursues inference
from deterministic simulation methods and has witnessed substantial use in climate
modeling (see <xref rid="R27" ref-type="bibr">Gel et al., 2004</xref>, for one
application in forecasting problems), Bayesian data assimilation (<xref rid="R92" ref-type="bibr">Wikle and Berliner, 2007</xref>) and Bayesian state space models
formed by finite difference approximations of differential equations (see, e.g.,
<xref rid="R90" ref-type="bibr">Wikle, 2003</xref>; <xref rid="R79" ref-type="bibr">Stroud et al., 2010</xref>; <xref rid="R93" ref-type="bibr">Wikle and Hooten, 2010</xref>; <xref rid="R1" ref-type="bibr">Abdalla et al.,
2020</xref>, for applications encompassing ecology, climate and industrial
hygiene).</p><p id="P8">In this manuscript we specifically focus upon spatial-temporal mechanistic
systems and builds upon a rapidly evolving literature in Bayesian learning for
computer models (see <xref rid="R51" ref-type="bibr">Liu and West, 2009</xref>;
<xref rid="R22" ref-type="bibr">Farah et al., 2014</xref>; <xref rid="R14" ref-type="bibr">Conti and O&#x02019;Hagan, 2010</xref>; <xref rid="R32" ref-type="bibr">Gu and Berger, 2016</xref>; Gu et al., 2019; <xref rid="R34" ref-type="bibr">Gu and Shen, 2020</xref>; <xref rid="R33" ref-type="bibr">Gu and
Li, 2022</xref>; <xref rid="R31" ref-type="bibr">Gu, 2022</xref>, and references
therein). Notably, Gu et al. (2019) discusses software development and fast
implementation of the methodology in <xref rid="R32" ref-type="bibr">Gu and Berger
(2016)</xref> using experiments and field observations for vector-valued outputs
while also focusing upon accelerating computations. Other work on combining Gaussian
processes and state-space models may be found in the machine learning literature
(see, e.g., <xref rid="R80" ref-type="bibr">Turner et al., 2010</xref>; <xref rid="R20" ref-type="bibr">Eleftheriadis et al., 2017)</xref>, where the process
is used to model the transition function rather than stochastic innovations.</p><p id="P9">Following <xref rid="R14" ref-type="bibr">Conti and O&#x02019;Hagan
(2010)</xref> and <xref rid="R34" ref-type="bibr">Gu and Shen (2020)</xref>, we
use matrix-variate distributions with rows and columns corresponding to inputs and
locations, but we incorporate temporal emulation over discrete epochs leading to
matrix-variate Bayesian dynamic models. In this regard, we differ from <xref rid="R34" ref-type="bibr">Gu and Shen (2020)</xref> who use continuous time
Kalman filters. While sacrificing some richness in statistical inference, we aim to
harness exact analytically tractable distribution theory to generate exact posterior
samples without resorting to iterative algorithms such as Markov chain Monte Carlo
(MCMC, <xref rid="R68" ref-type="bibr">Robert and Casella, 2005</xref>; <xref rid="R25" ref-type="bibr">Gamerman and Lopes, 2006</xref>), Variational Bayes
(<xref rid="R67" ref-type="bibr">Ren et al., 2011</xref>; <xref rid="R9" ref-type="bibr">Blei et al., 2017</xref>) or Laplace approximations (<xref rid="R69" ref-type="bibr">Rue et al., 2009</xref>). We devise a matrix-variate
Forward Filter Backward Sampling (FFBS) algorithm (<xref rid="R11" ref-type="bibr">Carter and Kohn, 1994</xref>; <xref rid="R24" ref-type="bibr">Fr&#x000fc;hwirth-Schnatter, 2006</xref>) to emulate dynamically evolving
spatial random fields using exact sampling from matrix-normal and Wishart families.
Closed form expressions for the necessary statistical distributions (also using
hyper-T distributions) are derived as are expressions for log point-wise predictive
or posterior predictive distributions that are used for model selection.</p><p id="P10">For scaling up emulation, we adapt the FFBS algorithm to Bayesian transfer
learning for emulating dynamically evolving mechanistic fields with very large
amounts of spatial locations or time points. Here, too, we depart from much of the
statistical literature on high-dimensional inference with computer models (<xref rid="R43" ref-type="bibr">Higdon et al., 2008</xref>; <xref rid="R32" ref-type="bibr">Gu and Berger, 2016</xref>; <xref rid="R33" ref-type="bibr">Gu
and Li, 2022</xref>) where dimension-reduction is achieved using low-dimensional
projections embedded within the statistical models (such as orthogonal latent factor
models). Our approach here resembles data partitioning strategies such as treed
Gaussian processes (<xref rid="R30" ref-type="bibr">Gramacy and Lee, 2008</xref>),
meta-kriging (<xref rid="R36" ref-type="bibr">Guhaniyogi and Banerjee, 2018</xref>;
<xref rid="R37" ref-type="bibr">Guhaniyogi et al., 2017</xref>) and predictive
stacking over data subsets (<xref rid="R61" ref-type="bibr">Presicce and Banerjee,
2024</xref>), but is simpler than in geostatistical settings because the dynamic
emulator can be designed executed over regular spatial coordinates and time points
to enable sequential updating of the FFBS algorithm over the subsets of the data.
For probabilistic learning of the model inputs, we regress the observed field on the
emulated field and the mechanistic system parameters are estimated with uncertainty
quantification using MCMC but without requiring any additional emulation (using
&#x0201c;modularized&#x0201d; inference as described in <xref rid="R6" ref-type="bibr">Bayarri et al., 2007a</xref>,<xref rid="R7" ref-type="bibr">b</xref>, <xref rid="R8" ref-type="bibr">2009</xref>).</p><p id="P11">The structure of this article is as follows. <xref rid="S2" ref-type="sec">Section 2</xref> develops a conjugate family of Bayesian state space models for
space-time mechanistic systems emphasizing exact conjugate matrix-variate models to
emulate the mechanistic system at arbitrary inputs. <xref rid="S6" ref-type="sec">Section 3</xref> provides Bayesian model comparison metrics to compare
different models for emulating the mechanistic system. <xref rid="S9" ref-type="sec">Section 4</xref> devises the Bayesian transfer learning approach for scaling up
emulation over large spatial fields. <xref rid="S13" ref-type="sec">Section 6</xref>
develops probabilistic learning of mechanistic parameters using field-data and <xref rid="S10" ref-type="sec">Section 5</xref>. <xref rid="S14" ref-type="sec">Section 7</xref> provide a set of illustrations showing the applications of our
dynamic framework using diverse mechanistic systems.</p></sec><sec id="S2"><label>2.</label><title>Bayesian State-Space Models for Mechanistic Systems</title><p id="P12">We offer a brief review of Bayesian state-space models (SSMs) &#x02013; also
known as Bayesian dynamic models (DLM) &#x02013; closely following developments in
<xref rid="R88" ref-type="bibr">West and Harrison (1997)</xref> and <xref rid="R59" ref-type="bibr">Petris et al. (2009)</xref>, but adapting or extending
familiar distribution theory in these texts to a general multivariate DLM context
for our subsequent developments.</p><sec id="S3"><label>2.1</label><title>Exact (multivariate) Bayesian inference</title><p id="P13">We consider mechanistic systems depending on space and time. Examples
include broad classes of space-time partial differential equations and, even
more generally, all deterministic computer models or agent-based models whose
inputs include space and time. We build dynamic emulator models that will allow
us to introduce spatial dependence in the output of the mechanistic system. Let
<inline-formula><mml:math id="M3" display="inline"><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> be a set of <inline-formula><mml:math id="M4" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> mechanistic system inputs, where each
<inline-formula><mml:math id="M5" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is a <inline-formula><mml:math id="M6" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>-dimensional vector. Let
<inline-formula><mml:math id="M7" display="inline"><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> denote the set of observed spatial locations.
For any combination <inline-formula><mml:math id="M8" display="inline"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, we denote <inline-formula><mml:math id="M9" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> as the output of the mechanistic system at time
point <inline-formula><mml:math id="M10" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P14">A conjugate Matrix-Normal-Inverse-Wishart Bayesian model for space-time
settings is <disp-formula id="FD2">
<label>(2)</label>
<mml:math id="M11" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M12" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M13" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> whose <inline-formula><mml:math id="M14" display="inline"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>-th element is <inline-formula><mml:math id="M15" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M16" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are <inline-formula><mml:math id="M17" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M18" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively, with entries completely known,
<inline-formula><mml:math id="M19" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M20" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> comprising latent effects over space and
<inline-formula><mml:math id="M21" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M22" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are correlation matrices of order
<inline-formula><mml:math id="M23" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M24" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively, for each
<inline-formula><mml:math id="M25" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The important distinction from the more
conspicuous univariate DLM setting is that <inline-formula><mml:math id="M26" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M27" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are now matrix-variate normal distributions
with zero matrices as their means, <inline-formula><mml:math id="M28" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M29" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are known correlation matrices modeling
dependence across the rows for the respective distributions, and
<inline-formula><mml:math id="M30" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is an <inline-formula><mml:math id="M31" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> covariance matrix modeling the spatial
dependence among the columns in <inline-formula><mml:math id="M32" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and in <inline-formula><mml:math id="M33" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The joint prior density
<inline-formula><mml:math id="M34" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> in <xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">(2)</xref> is a Matrix-Normal-Inverse-Wishart, denoted by
<inline-formula><mml:math id="M35" display="inline"><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, with density function <disp-formula id="FD3">
<label>(3)</label>
<mml:math id="M36" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:munder accentunder="false"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x023df;</mml:mo></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="5em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:munder><mml:mrow><mml:munder accentunder="false"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>&#x023df;</mml:mo></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula>
<table-wrap position="anchor" id="T3"><label>Algorithm 1</label><caption><p id="P15">Sampling from matrix normal distribution</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1"><bold>Input:</bold>
<inline-formula><mml:math id="M37" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> mean matrix
<inline-formula><mml:math id="M38" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> lower-triangular Cholesky
factor <inline-formula><mml:math id="M39" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of
<inline-formula><mml:math id="M40" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M41" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> lower-triangular Cholesky
factor <inline-formula><mml:math id="M42" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of
<inline-formula><mml:math id="M43" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>Output:</bold> Sample from
<inline-formula><mml:math id="M44" display="inline"><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M45" display="inline"><mml:mtext>SampleMatrixNormal</mml:mtext><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;Draw
<inline-formula><mml:math id="M46" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">Z</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M47" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:math></inline-formula> is identity matrix,
<inline-formula><mml:math id="M48" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M49" display="inline"><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">Z</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M50" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M51" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M52" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap> where <inline-formula><mml:math id="M53" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula><mml:math id="M54" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>-variate multivariate Gamma function and
<inline-formula><mml:math id="M55" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the trace function of a matrix. The
matrix-normal density of a random matrix corresponds to a multivariate normal
density for the vectorized columns of the matrix. For example, the above density
<inline-formula><mml:math id="M56" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> in <xref rid="FD3" ref-type="disp-formula">(3)</xref> is equivalent to <inline-formula><mml:math id="M57" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M58" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula><mml:math id="M59" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> vector of the stacked columns (first to last)
of <inline-formula><mml:math id="M60" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M61" display="inline"><mml:mo>&#x02297;</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the Kronecker product (see, e.g., <xref rid="R3" ref-type="bibr">Banerjee and Roy, 2014</xref>, for properties of
the vec operator and its connections to the Kronecker product). Standard
calculations for multivariate normal distributions yield <disp-formula id="FD4">
<label>(4)</label>
<mml:math id="M62" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:munder accentunder="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo>&#x023df;</mml:mo></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:munder accentunder="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo>&#x023df;</mml:mo></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M63" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M64" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> can be calculated recursively over
<inline-formula><mml:math id="M65" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> as we describe shortly. Sampling
<inline-formula><mml:math id="M66" display="inline"><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> proceeds by first drawing
<inline-formula><mml:math id="M67" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and then drawing <inline-formula><mml:math id="M68" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> using the drawn value of
<inline-formula><mml:math id="M69" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P16"><xref rid="T3" ref-type="table">Algorithm 1</xref> describes the
procedure to sample from the matrix-normal distribution using, as input, the
mean and the lower-triangular Cholesky factors of the two covariance matrices.
We indicate the complexity in terms of the number of floating point operations
(flops) for each step in the right-hand column of <xref rid="T3" ref-type="table">Algorithm 1</xref>. Drawing <inline-formula><mml:math id="M70" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">Z</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> in Line 4 <inline-formula><mml:math id="M71" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, while Line 5 <inline-formula><mml:math id="M72" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, so the total cost is <inline-formula><mml:math id="M73" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> since <inline-formula><mml:math id="M74" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> in our subsequent applications.</p><p id="P17">Closely related to <xref rid="FD3" ref-type="disp-formula">equations
(3)</xref> and <xref rid="FD4" ref-type="disp-formula">(4)</xref> is the
Hyper-T distribution. We obtain it by integrating <inline-formula><mml:math id="M75" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> from the Matrix-Normal-Inverse-Wishart (<xref rid="R38" ref-type="bibr">Gupta and Nagar, 1999</xref>; <xref rid="R100" ref-type="bibr">Zhu et al., 2007</xref>). Doing so for, say, <xref rid="FD4" ref-type="disp-formula">equation (4)</xref>, which we denote by
<inline-formula><mml:math id="M76" display="inline"><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, gives us: <disp-formula id="FD5">
<label>(5)</label>
<mml:math id="M77" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo stretchy="true">&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0202f;</mml:mi><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="4em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="4em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula>
<table-wrap position="anchor" id="T4"><label>Algorithm 2</label><caption><p id="P18">Sampling from hyper-T distribution</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1"><bold>Input:</bold>
<inline-formula><mml:math id="M78" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix
<inline-formula><mml:math id="M79" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:math></inline-formula>, row-covariance matrix
<inline-formula><mml:math id="M80" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix
<inline-formula><mml:math id="M81" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:math></inline-formula>, positive integer degrees
of freedom <inline-formula><mml:math id="M82" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>, positive symmetric
definite <inline-formula><mml:math id="M83" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> scale matrix
<inline-formula><mml:math id="M84" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>Output:</bold> Sample from
<inline-formula><mml:math id="M85" display="inline"><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M86" display="inline"><mml:mtext>SampleHyperT</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;Draw
<inline-formula><mml:math id="M87" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M88" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M89" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M90" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M91" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M92" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M93" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <xref rid="T3" ref-type="table">Algorithm 1</xref></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">8:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M94" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">9:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M95" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap></p><p id="P19">The canonical form given in (<xref rid="R38" ref-type="bibr">Gupta and
Nagar, 1999</xref>) or (<xref rid="R100" ref-type="bibr">Zhu et al.,
2007</xref>) can be obtained by setting the degrees of freedom for the
inverse-Wishart <inline-formula><mml:math id="M96" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, implying that the hyper-T is the matrix-T
distribution with degrees of freedom <inline-formula><mml:math id="M97" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. (It is thus important to point out that the
degrees of freedom of the inverse-Wishart <inline-formula><mml:math id="M98" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is not automatically equal to the degrees of
freedom for the canonical form of the matrix-T.) Each entry of the matrix-T
random variable is a univariate t-distribution with degrees of freedom
<inline-formula><mml:math id="M99" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, mean <inline-formula><mml:math id="M100" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and scale term <inline-formula><mml:math id="M101" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P20"><xref rid="T4" ref-type="table">Algorithm 2</xref> describes the
procedure to sample from the <inline-formula><mml:math id="M102" display="inline"><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref rid="T3" ref-type="table">Algorithm 1</xref>, the right-hand side column provide the complexity in
flops. Lines-4, 5, and 6 together <inline-formula><mml:math id="M103" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and Line-7 <inline-formula><mml:math id="M104" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, which brings the total cost to
<inline-formula><mml:math id="M105" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> since <inline-formula><mml:math id="M106" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> in our subsequent applications.</p><p id="P21">Also important to consider is a matrix-normal <inline-formula><mml:math id="M107" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, but where <inline-formula><mml:math id="M108" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M109" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is distributed as inverse-gamma
(<inline-formula><mml:math id="M110" display="inline"><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>) and <inline-formula><mml:math id="M111" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:math></inline-formula> being a given matrix. We denote this density by
<inline-formula><mml:math id="M112" display="inline"><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Next, we marginalize out the
<inline-formula><mml:math id="M113" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> to obtain a multivariate t-distribution, but
one in which the mean arguments are matrices rather than vectors. We call this
the hyper-T-scalar and denote it by <inline-formula><mml:math id="M114" display="inline"><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>: <disp-formula id="FD6">
<label>(6)</label>
<mml:math id="M115" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo stretchy="true">&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>d</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="6em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced open="|" close="|" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="5em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced open="|" close="|" separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="6em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P22">The matrix-variate SSM in <xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">(2)</xref> delivers posterior and predictive distributions in closed form.
Exact Bayesian inference is possible by sampling from the posterior distribution
<inline-formula><mml:math id="M116" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> using the Forward Filter Backward Sampling
algorithm (<xref rid="R11" ref-type="bibr">Carter and Kohn, 1994</xref>; <xref rid="R24" ref-type="bibr">Fr&#x000fc;hwirth-Schnatter, 2006</xref>). The
basic idea is fairly simple. We first move forward in time up to
<inline-formula><mml:math id="M117" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> and draw one instance of
(<inline-formula><mml:math id="M118" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) from <inline-formula><mml:math id="M119" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. This is the &#x0201c;forward filtering&#x0201d;
step (&#x0201c;FF&#x0201d;). Next, we execute &#x0201c;backward sampling&#x0201d;
(BS): for each <inline-formula><mml:math id="M120" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, we draw one instance of
<inline-formula><mml:math id="M121" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from <inline-formula><mml:math id="M122" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. This entire process yields one instance of
(<inline-formula><mml:math id="M123" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) from <inline-formula><mml:math id="M124" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Backward sampling makes use of the Markovian
structure in <xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">(2)</xref>, which implies
that <disp-formula id="FD7">
<label>(7)</label>
<mml:math id="M125" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x0220f;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<table-wrap position="anchor" id="T5"><label>Algorithm 3</label><caption><p id="P23">Kalman (forward) filter</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="2"><bold>Input:</bold> Data <inline-formula><mml:math id="M126" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, hyperparameters
<inline-formula><mml:math id="M127" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, correlation matrices
<inline-formula><mml:math id="M128" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M129" display="inline"><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, observation and state
transition matrices <inline-formula><mml:math id="M130" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M131" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1"><bold>Output:</bold>
Filtering distribution parameters at time
<inline-formula><mml:math id="M132" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M133" display="inline"><mml:mtext>Filter</mml:mtext><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>for</bold>
<inline-formula><mml:math id="M134" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> to
<inline-formula><mml:math id="M135" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<bold>do</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1">&#x02003;&#x02003;<italic toggle="yes"># Compute prior
distribution</italic>
<inline-formula><mml:math id="M136" display="inline"><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> :</td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M137" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M138" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">8:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1">&#x02003;&#x02003;<italic toggle="yes"># Compute one-step-ahead
forecast</italic>
<inline-formula><mml:math id="M139" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">9:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M140" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M141" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">10:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1">&#x02003;&#x02003;<italic toggle="yes"># Compute filtering
distribution</italic>
<inline-formula><mml:math id="M142" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> :</td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">11:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M143" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">12:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M144" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">13:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M145" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M146" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">14:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>end for</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">15:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M147" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">16:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M148" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap></p><p id="P24">The &#x0201c;FF&#x0201d; followed by the &#x0201c;BS&#x0201d; steps complete
one iteration of the FFBS algorithm yielding one draw from
<inline-formula><mml:math id="M149" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. In essence, the FFBS algorithm first applies
the Kalman filter of <xref rid="T5" ref-type="table">Algorithm 3</xref> before
initializing the backward sampling through the Kalman or
Rauch&#x02013;Tung&#x02013;Striebel smoother (<xref rid="R65" ref-type="bibr">Rauch et al., 1965</xref>; <xref rid="R73" ref-type="bibr">S&#x000e4;rkk&#x000e4; and Svensson, 2013</xref>). Repeating the FFBS cycle
<inline-formula><mml:math id="M150" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> times yields <inline-formula><mml:math id="M151" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> posterior samples of <inline-formula><mml:math id="M152" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M153" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In object-oriented computing paradigms, we can
execute <inline-formula><mml:math id="M154" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> draws of <inline-formula><mml:math id="M155" display="inline"><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> at the end of FF. Then, for each drawn
(<inline-formula><mml:math id="M156" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) we execute <inline-formula><mml:math id="M157" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> draws of the BS to obtain
<inline-formula><mml:math id="M158" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> posterior samples.</p><p id="P25">The specific FFBS algorithm to estimate <xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">(2)</xref> accomplishes the forward filtering step by recursively
computing the following quantities for each <inline-formula><mml:math id="M159" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <disp-formula id="FD8">
<label>(8)</label>
<mml:math id="M160" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>and</mml:mtext><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P26"><xref rid="T5" ref-type="table">Algorithm 3</xref> outlines the steps
for forward filtering. The right-hand column provides the computational
complexity in terms of flops. Lines-7, 9, 11, and 13 together complete one
iteration of the for-loop, with a combined cost of <inline-formula><mml:math id="M161" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. In particular, if <inline-formula><mml:math id="M162" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>, then the combined cost is
<inline-formula><mml:math id="M163" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for each <inline-formula><mml:math id="M164" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>. This yields a total cost of
<inline-formula><mml:math id="M165" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. We provide the costs in our subsequent
algorithms using <inline-formula><mml:math id="M166" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>. This is true for all our applications except
the predator-prey system in <xref rid="S11" ref-type="sec">Section 5.1</xref>.
<table-wrap position="anchor" id="T6"><label>Algorithm 4</label><caption><p id="P27">Backward sampler</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>Input:</bold> Filtering
parameters and inputs from <xref rid="T5" ref-type="table">Algorithm 3</xref></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>Output:</bold>
<inline-formula><mml:math id="M167" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> posterior samples from
<inline-formula><mml:math id="M168" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M169" display="inline"><mml:mtext>BackwardSample</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;Draw
<inline-formula><mml:math id="M170" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples from
<inline-formula><mml:math id="M171" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M172" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;Draw
<inline-formula><mml:math id="M173" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples from
<inline-formula><mml:math id="M174" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M175" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M176" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>for</bold>
<inline-formula><mml:math id="M177" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> to 1 <bold>do</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">8:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M178" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M179" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">9:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M180" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M181" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">10:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;Draw
<inline-formula><mml:math id="M182" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples from
<inline-formula><mml:math id="M183" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M184" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">11:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>end for</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">12:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M185" display="inline"><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M186" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples of
<inline-formula><mml:math id="M187" display="inline"><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">13:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M188" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap></p><p id="P28">We then draw one instance of <inline-formula><mml:math id="M189" display="inline"><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M190" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M191" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are both <inline-formula><mml:math id="M192" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M193" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M194" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>. For the inverse-Wishart parameters,
<inline-formula><mml:math id="M195" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a scalar and <inline-formula><mml:math id="M196" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M197" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>. An exact FFBS algorithm proceeds by forward
filtering to <inline-formula><mml:math id="M198" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> to draw <inline-formula><mml:math id="M199" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples from <inline-formula><mml:math id="M200" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> from <xref rid="FD4" ref-type="disp-formula">(4)</xref>. Next, for backward sampling we exploit standard Bayesian
probability calculations to note that <inline-formula><mml:math id="M201" display="inline"><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M202" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <disp-formula id="FD9">
<label>(9)</label>
<mml:math id="M203" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P29">Therefore, for each <inline-formula><mml:math id="M204" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> we draw one value of <inline-formula><mml:math id="M205" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for each of the <inline-formula><mml:math id="M206" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> values of <inline-formula><mml:math id="M207" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> at the end of the &#x0201c;FF&#x0201d; step,
where <inline-formula><mml:math id="M208" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M209" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are computed using <xref rid="FD9" ref-type="disp-formula">(9)</xref>. The end of the FFBS yields
<inline-formula><mml:math id="M210" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> posterior samples from
<inline-formula><mml:math id="M211" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. <table-wrap position="anchor" id="T7"><label>Algorithm 5</label><caption><p id="P30">Forward-filter-backward-sampler algorithm</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>Input:</bold> Data
<inline-formula><mml:math id="M212" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and Kalman filter starting
values <inline-formula><mml:math id="M213" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;Observation and
state transition matrices <inline-formula><mml:math id="M214" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M215" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;Correlation
matrices <inline-formula><mml:math id="M216" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M217" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, number of samples
<inline-formula><mml:math id="M218" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>Output:</bold> Sample from
posterior <inline-formula><mml:math id="M219" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M220" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M221" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>Out</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <xref rid="T5" ref-type="table">Algorithm 3</xref></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M222" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>Out</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <xref rid="T6" ref-type="table">Algorithm 4</xref></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">8:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M223" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>Out</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">9:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M224" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap></p><p id="P31"><xref rid="T6" ref-type="table">Algorithm 4</xref> outlines the steps
for backward sampling, with the computational complexity detailed in the
right-hand column in terms of flops. Lines-4 and 5 each draw
<inline-formula><mml:math id="M225" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples of <inline-formula><mml:math id="M226" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M227" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, respectively, with a computational cost of
<inline-formula><mml:math id="M228" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for both. Meanwhile, Lines-8, 9, and 10
together constitute one iteration of the for-loop, with a cost of
<inline-formula><mml:math id="M229" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. This results in a total cost of
<inline-formula><mml:math id="M230" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> assuming <inline-formula><mml:math id="M231" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>. <xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm
5</xref> presents the complete forward-filter-backward-sampler algorithm,
incorporating both <xref rid="T5" ref-type="table">Algorithm 3</xref> and <xref rid="T6" ref-type="table">Algorithm 4</xref>. The overall computational cost
is <inline-formula><mml:math id="M232" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P32">Bayesian predictive inference is also convenient if we seek to predict
or impute the values in a new <inline-formula><mml:math id="M233" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix <inline-formula><mml:math id="M234" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> corresponding to a new set of mechanistic
inputs <inline-formula><mml:math id="M235" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, given the <inline-formula><mml:math id="M236" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix <inline-formula><mml:math id="M237" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for any given <inline-formula><mml:math id="M238" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M239" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> represents the number of new mechanistic system
inputs. The predictive distribution for <inline-formula><mml:math id="M240" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> follows from the augmented model, <disp-formula id="FD10">
<label>(10)</label>
<mml:math id="M241" display="block"><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> for <inline-formula><mml:math id="M242" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Therefore, for each drawn value of
<inline-formula><mml:math id="M243" display="inline"><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> from the FFBS algorithm, we draw one instance
of <inline-formula><mml:math id="M244" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from the conditional predictive density
<disp-formula id="FD11">
<label>(11)</label>
<mml:math id="M245" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P33">Repeating this for all the posterior samples of
<inline-formula><mml:math id="M246" display="inline"><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> will yield samples of <inline-formula><mml:math id="M247" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from the posterior predictive distribution
<inline-formula><mml:math id="M248" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Therefore, predictive inference can be carried
out using <xref rid="FD11" ref-type="disp-formula">(11)</xref> for arbitrary
inputs in <inline-formula><mml:math id="M249" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> using stored posterior samples from the
training data. The full expression for the posterior predictive density is
itself a Hyper-T, with the following expression: <disp-formula id="FD12">
<label>(12)</label>
<mml:math id="M250" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="5em"/><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P34">The same conclusions we draw as for <xref rid="FD5" ref-type="disp-formula">equation (5)</xref> lead us to conclude that each entry of
<inline-formula><mml:math id="M251" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, is a univariate-t, with mean
<inline-formula><mml:math id="M252" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and scale parameter <inline-formula><mml:math id="M253" display="inline"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P35">We do not require fresh training of the model for predictive inference
provided the distribution in <xref rid="FD10" ref-type="disp-formula">(10)</xref> is valid&#x02014;a matter we turn to next.</p></sec><sec id="S4"><label>2.2</label><title>Mechanistic emulation using Gaussian Processes</title><p id="P36">Emulating the mechanistic system requires that we train the model in
<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">(2)</xref> from the inputs in
<inline-formula><mml:math id="M254" display="inline"><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> using the FFBS algorithm and, subsequently, to
predict or interpolate the outcome matrix for possibly new inputs in
<inline-formula><mml:math id="M255" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. For predictive inference, we must ensure that
the distribution in <xref rid="FD10" ref-type="disp-formula">(10)</xref> is
well-defined, which, in turn, requires that <inline-formula><mml:math id="M256" display="inline"><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> is positive definite for arbitrary mechanistic
inputs <inline-formula><mml:math id="M257" display="inline"><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo>&#x0222a;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. This will be ensured if we ensure that each
column of the augmented outcome matrix <inline-formula><mml:math id="M258" display="inline"><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> is a realization of a valid stochastic process
over <inline-formula><mml:math id="M259" display="inline"><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo>&#x0222a;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. A customary choice for mechanistic emulation
is the Gaussian process.</p><p id="P37">The Gaussian process acts as a prior on of <inline-formula><mml:math id="M260" display="inline"><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Thus, for each of the
<inline-formula><mml:math id="M261" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> locations (or column indices), we assume
<inline-formula><mml:math id="M262" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4ab;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where the mean function
<inline-formula><mml:math id="M263" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and a positive definite correlation function
<inline-formula><mml:math id="M264" display="inline"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. This yields, <inline-formula><mml:math id="M265" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for pairs of inputs in
<inline-formula><mml:math id="M266" display="inline"><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for pairs of inputs in
<inline-formula><mml:math id="M267" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M268" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M269" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M270" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math id="M271" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. This specification ensures that <xref rid="FD10" ref-type="disp-formula">(10)</xref> is a valid probability
distribution by virtue of <inline-formula><mml:math id="M272" display="inline"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> being a valid correlation function. Several
options for valid correlation functions are available, including the rich
Mat&#x000e9;rn class used widely in spatial statistics. In mechanistic emulation,
we are mostly concerned with interpolation so any valid correlation function of
a simpler form will suffice. For our current illustrations, we use the squared
exponential function <disp-formula id="FD13">
<label>(13)</label>
<mml:math id="M273" display="block"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">exp</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> where the range parameter <inline-formula><mml:math id="M274" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> controls the decay of correlation along the
<inline-formula><mml:math id="M275" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th dimension of <inline-formula><mml:math id="M276" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In particular, let us denote
<inline-formula><mml:math id="M277" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M278" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math id="M279" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M280" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively. Then, the predictive mean
<inline-formula><mml:math id="M281" display="inline"><mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> in <xref rid="FD11" ref-type="disp-formula">(11)</xref> acts as an interpolator over the mechanistic inputs. More
precisely, if <inline-formula><mml:math id="M282" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02286;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, then the rows of <inline-formula><mml:math id="M283" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are a subset of the rows of
<inline-formula><mml:math id="M284" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, which implies that <inline-formula><mml:math id="M285" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> (since <inline-formula><mml:math id="M286" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>), where <inline-formula><mml:math id="M287" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the subset of rows of the identity matrix
indexed by <inline-formula><mml:math id="M288" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. Therefore, <inline-formula><mml:math id="M289" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <disp-formula id="FD14">
<mml:math id="M290" display="block"><mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P38">Furthermore, this interpolation is deterministic because <disp-formula id="FD15">
<mml:math id="M291" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">V</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> where the second to last equation follows from the fact that
<inline-formula><mml:math id="M292" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M293" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02286;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4b3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p></sec><sec id="S5"><label>2.3</label><title>Limitations</title><p id="P39">If we are able to evaluate and store the output from a space-time
mechanistic system over a fixed set of <inline-formula><mml:math id="M294" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> locations and <inline-formula><mml:math id="M295" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> time points, then we are able to learn about
the temporal evolution of the process and the association over the spatial
locations (through <inline-formula><mml:math id="M296" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>) using a conjugate Matrix-variate dynamic
linear model framework. A clear advantage of this approach is that inference
from the FFBS samples from the exact posterior and posterior predictive
distributions and there is no need to resort to more computationally expensive
iterative algorithms (e.g., MCMC, INLA, VB) that will require diagnosis of
convergence.</p><p id="P40">The relative simplicity of this learning framework, however, comes with
some severe limitations with respect to spatial modeling. First, and perhaps
most obviously, the above approach uses an unstructured
<inline-formula><mml:math id="M297" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> to model the associations across space, whereas
it could be argued that one should model <inline-formula><mml:math id="M298" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> further using conventional geostatistical
kernels that more explicitly model association as a function of the locations
(or distances between them). Second, since the dimension of
<inline-formula><mml:math id="M299" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is fixed, learning of the mechanistic system
occurs only over the fixed set of <inline-formula><mml:math id="M300" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> spatial locations that have been determined at
the design stage to run the system but precludes predictions at arbitrary new
locations. Third, it does not accommodate the possibility that for each spatial
location, we may not have the same inputs (breaking the
<inline-formula><mml:math id="M301" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix structure) which is the likely scenario
when our learning framework includes information from field data that we use to
calibrate the mechanistic system.</p><p id="P41">A more flexible approach builds a learning system that models both the
mechanistic system and the spatial associations using stochastic processes with
Gaussian processes being the customary choice here. Now
<inline-formula><mml:math id="M302" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is constructed using a spatial covariance
kernel which leads to a sparser parametrization, easier interpretation, and
accommodates predictions over space. While the exact distribution theory for the
<inline-formula><mml:math id="M303" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> covariance matrix <inline-formula><mml:math id="M304" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is lost, we arrive at a richer and more
flexible framework that also eliminates the requirement for the dimension of
<inline-formula><mml:math id="M305" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> to be the same for each
<inline-formula><mml:math id="M306" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Therefore, we construct <disp-formula id="FD16">
<label>(14)</label>
<mml:math id="M307" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M308" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M309" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are <inline-formula><mml:math id="M310" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M311" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively, <inline-formula><mml:math id="M312" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M313" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are <inline-formula><mml:math id="M314" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M315" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, respectively, <inline-formula><mml:math id="M316" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M317" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> spatial correlation matrices whose
(<inline-formula><mml:math id="M318" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></inline-formula>)-th elements are values of some spatial
correlation function <inline-formula><mml:math id="M319" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> with fixed process parameters. Fixing
<inline-formula><mml:math id="M320" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M321" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:math></inline-formula> in <xref rid="FD16" ref-type="disp-formula">(14)</xref> will, again, yield conjugate Bayesian posterior distributions
obtained using an FFBS algorithm.</p><p id="P42">The FFBS algorithm to estimate <xref rid="FD16" ref-type="disp-formula">(14)</xref> adapts <xref rid="T5" ref-type="table">Algorithms 3</xref>,
<xref rid="T6" ref-type="table">4</xref> and <xref rid="T7" ref-type="table">5</xref> by recursively computing the following quantities for each
<inline-formula><mml:math id="M322" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <disp-formula id="FD17">
<label>(15)</label>
<mml:math id="M323" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>and</mml:mtext><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P43">For the inverse-Gamma parameters, <inline-formula><mml:math id="M324" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the shape and <inline-formula><mml:math id="M325" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the rate. As earlier, we use forward
filtering up to <inline-formula><mml:math id="M326" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> to draw <inline-formula><mml:math id="M327" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples from <inline-formula><mml:math id="M328" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> from <inline-formula><mml:math id="M329" display="inline"><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M330" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M331" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are both <inline-formula><mml:math id="M332" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M333" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M334" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>. For backward sampling, we note that
<inline-formula><mml:math id="M335" display="inline"><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M336" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <disp-formula id="FD18">
<label>(16)</label>
<mml:math id="M337" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P44">Therefore, for each <inline-formula><mml:math id="M338" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> we draw one value of <inline-formula><mml:math id="M339" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for each of the <inline-formula><mml:math id="M340" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> values of <inline-formula><mml:math id="M341" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> at the end of the &#x0201c;FF&#x0201d; step,
where <inline-formula><mml:math id="M342" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M343" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are computed using <xref rid="FD18" ref-type="disp-formula">(16)</xref>. The end of the FFBS yields
<inline-formula><mml:math id="M344" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> posterior samples from
<inline-formula><mml:math id="M345" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p></sec></sec><sec id="S6"><label>3.</label><title>Bayesian Model Comparisons</title><sec id="S7"><label>3.1</label><title>Widely applicable information criteria</title><p id="P45">We evaluate predictive accuracy of our models using the Watanabe-Akaike
(Widely Applicable) Information Criteria (WAIC) defined as <disp-formula id="FD19">
<label>(17)</label>
<mml:math id="M346" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M347" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M348" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">V</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula>, where we use <inline-formula><mml:math id="M349" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> for the posterior predictive density
<inline-formula><mml:math id="M350" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. The &#x0201c;lppd&#x0201d; is the &#x0201c;log
pointwise predictive density&#x0201d; measuring how well the model fits the data,
while <inline-formula><mml:math id="M351" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WAIC</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the sum of the posterior variance of the
log-predictive density and estimates the effective number of parameters and
serves as a penalty for the model. The difference between lppd and
<inline-formula><mml:math id="M352" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WAIC</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is multiplied by &#x02212;2 to be on the
deviance scale (<xref rid="R82" ref-type="bibr">Vehtari et al., 2017</xref>;
<xref rid="R13" ref-type="bibr">Chan-Golston et al., 2020</xref>). Hence,
lower WAIC values indicate preferred models.</p><p id="P46">Since our densities are predominantly matrix-normal, with
<inline-formula><mml:math id="M353" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M354" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:math></inline-formula> being integrable from the
<inline-formula><mml:math id="M355" display="inline"><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M356" display="inline"><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi></mml:math></inline-formula> respectively, the lppd can be computed
analytically for each. Without loss of generality, we address the case with
<inline-formula><mml:math id="M357" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, with moments computed with <xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm 5</xref>: <inline-formula><mml:math id="M358" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. The log-density follows from the expression
for the Hyper-T in <xref rid="FD5" ref-type="disp-formula">equation (5)</xref>:
<disp-formula id="FD20">
<label>(18)</label>
<mml:math id="M359" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mfenced open="{" close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="2em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="2em"/><mml:mfenced open="" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P47">Sampling is required to compute the <inline-formula><mml:math id="M360" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WAIC</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, with <inline-formula><mml:math id="M361" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples of <inline-formula><mml:math id="M362" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> taken to get the empirical
<inline-formula><mml:math id="M363" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WAIC</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x002c6;</mml:mi></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WAIC</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">V</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P48">Patterning after (<xref rid="R82" ref-type="bibr">Vehtari et al.,
2017</xref>), we compute the standard error of the WAIC by taking the sample
variance across time. Denote the term-wise WAIC by the following: <disp-formula id="FD21">
<label>(19)</label>
<mml:math id="M364" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">V</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P49">Then the standard error of the WAIC can be computed as follows:
<disp-formula id="FD22">
<label>(20)</label>
<mml:math id="M365" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">V</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:msqrt></mml:math>
</disp-formula></p></sec><sec id="S8"><label>3.2</label><title>Posterior predictive loss criteria</title><p id="P50">This criteria based on (<xref rid="R28" ref-type="bibr">Gelfand and
Ghosh, 1998</xref>) involves sampling independent replicates of the model
outcome based on the distribution&#x02019;s computed moments. Denote one such set
of replicates by <inline-formula><mml:math id="M366" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M367" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is a &#x0201c;future&#x0201d; observation which
is replicated from the distribution of <inline-formula><mml:math id="M368" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. However, since we account for the actual
observations <inline-formula><mml:math id="M369" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in our criteria, the replicate we sample is
actually <inline-formula><mml:math id="M370" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. For <inline-formula><mml:math id="M371" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> such replicates, we sample
<inline-formula><mml:math id="M372" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Then the sample mean of the
<inline-formula><mml:math id="M373" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples is <inline-formula><mml:math id="M374" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x002c6;</mml:mi></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and its per-coordinate variance is
<inline-formula><mml:math id="M375" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x002c6;</mml:mi></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">V</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. These two moments are used to define a
<inline-formula><mml:math id="M376" display="inline"><mml:mi>D</mml:mi></mml:math></inline-formula>-score <xref rid="R28" ref-type="bibr">Gelfand
and Ghosh (1998)</xref> as the sum of a goodness of fit measure
(<inline-formula><mml:math id="M377" display="inline"><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula>) and a penalization term
(<inline-formula><mml:math id="M378" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>). Here, <inline-formula><mml:math id="M379" display="inline"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M380" display="inline"><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M381" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> are defined as <disp-formula id="FD23">
<label>(21)</label>
<mml:math id="M382" display="block"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munder><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x002c6;</mml:mi></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munder><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:munder><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x002c6;</mml:mi></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P51">Due to the normality inherent in the DLM, both of our moments, and hence
the <inline-formula><mml:math id="M383" display="inline"><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M384" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> scores, can be computed analytically without
requiring samples. Hence, <inline-formula><mml:math id="M385" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>(rep)</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x002c6;</mml:mi></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (the values of <inline-formula><mml:math id="M386" display="inline"><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> do not depend on the covariance structure
<inline-formula><mml:math id="M387" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>), while <inline-formula><mml:math id="M388" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x002c6;</mml:mi></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> takes the following forms for each model:
<disp-formula id="FD24">
<label>(22)</label>
<mml:math id="M389" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M390" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M391" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> denote individual terms in
<inline-formula><mml:math id="M392" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> corresponding to <inline-formula><mml:math id="M393" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> being inverse-Wishart,
<inline-formula><mml:math id="M394" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M395" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively. Summed over the
<inline-formula><mml:math id="M396" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> inputs <inline-formula><mml:math id="M397" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M398" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> spatial coordinates <inline-formula><mml:math id="M399" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, we write <inline-formula><mml:math id="M400" display="inline"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munder><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfenced open="&#x02016;" close="&#x02016;" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>rep</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> is the Frobenius norm) and
<inline-formula><mml:math id="M401" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> as <disp-formula id="FD25">
<label>(23)</label>
<mml:math id="M402" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:munder><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:munder><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:munder><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P52">As in <xref rid="FD24" ref-type="disp-formula">(22)</xref>, each of the
terms <inline-formula><mml:math id="M403" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>. in <xref rid="FD25" ref-type="disp-formula">(23)</xref> denotes the <inline-formula><mml:math id="M404" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> for the model corresponding to the variance
structure <inline-formula><mml:math id="M405" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The lower the D-score of the distribution, the
better the fit of the data to the model. <xref rid="T2" ref-type="table">Table
2</xref> shows the results of this statistic for the FFBS applied to the
data.</p></sec></sec><sec id="S9"><label>4.</label><title>A Bayesian Transfer Learning Approach for BIG DATA settings</title><p id="P53">The problem of emulating high-dimensional computer model outputs has been
comprehensively addressed by <xref rid="R43" ref-type="bibr">Higdon et al.
(2008)</xref>; <xref rid="R29" ref-type="bibr">Gramacy and Apley (2015)</xref>;
<xref rid="R32" ref-type="bibr">Gu and Berger (2016)</xref>; <xref rid="R74" ref-type="bibr">Sauer et al. (2023a)</xref>. Most of these developments have
revolved around models that achieve dimension reduction using scalable derivations
of Gaussian processes. Even a cursory review reveals a significant literature on
statistical methods for massive spatial datasets, which is too vast to be summarized
here (see, e.g., <xref rid="R2" ref-type="bibr">Banerjee, 2017</xref>; <xref rid="R40" ref-type="bibr">Heaton et al., 2019</xref>, and references therein).
Within the Bayesian setting, inference proceeds from spatial processes that scale
massive data sets. Examples range from reduced-rank processes or subsets of
regression approaches (<xref rid="R62" ref-type="bibr">Quinonero-Candela and
Rasmussen, 2005</xref>; <xref rid="R77" ref-type="bibr">Snelson and Ghahramani,
2005</xref>; <xref rid="R15" ref-type="bibr">Cressie and Johannesson,
2008</xref>; <xref rid="R4" ref-type="bibr">Banerjee et al., 2008</xref>; <xref rid="R91" ref-type="bibr">Wikle, 2010</xref>; <xref rid="R94" ref-type="bibr">Wilson and Nickisch, 2015</xref>, and references therein), multi-resolution
approaches (<xref rid="R54" ref-type="bibr">Nychka et al., 2015</xref>; <xref rid="R46" ref-type="bibr">Katzfuss, 2017</xref>), and graph-based models
inducing sparsity (<xref rid="R16" ref-type="bibr">Datta et al., 2016a</xref>; <xref rid="R47" ref-type="bibr">Katzfuss and Guinness, 2021</xref>; <xref rid="R50" ref-type="bibr">Krock et al., 2023</xref>; <xref rid="R18" ref-type="bibr">Dey
et al., 2022</xref>; <xref rid="R74" ref-type="bibr">Sauer et al., 2023a</xref>;
<xref rid="R10" ref-type="bibr">Cao et al., 2023</xref>).</p><p id="P54">We depart from the above model-based approaches and adopt a Bayesian
transfer learning approach that will divide and conquer a dataset of possibly
massive dimensions, construct a sequence of smaller datasets, and then apply the
FFBS algorithm described in <xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm 5</xref> to
this sequence. In spirit, this is similar to spatial meta-kriging or predictive
stacking (see <xref rid="R37" ref-type="bibr">Guhaniyogi et al., 2017</xref>; <xref rid="R36" ref-type="bibr">Guhaniyogi and Banerjee, 2018</xref>; <xref rid="R61" ref-type="bibr">Presicce and Banerjee, 2024</xref>, and references therein). To
elucidate further, let us use the analogy of a streaming show where the data at each
<inline-formula><mml:math id="M406" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> is referred to as a &#x0201c;season&#x0201d; for the
show and each season consists of <inline-formula><mml:math id="M407" display="inline"><mml:mi>K</mml:mi></mml:math></inline-formula> subsets of the data, which we refer to as
&#x0201c;episodes&#x0201d;. This scheme is depicted in <xref rid="F2" ref-type="fig">Figure 2</xref>, where the data (season) at time <inline-formula><mml:math id="M408" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> is partitioned into <inline-formula><mml:math id="M409" display="inline"><mml:mi>K</mml:mi></mml:math></inline-formula> subsets (episodes) denoted by
<inline-formula><mml:math id="M410" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d49f;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d49f;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Each <inline-formula><mml:math id="M411" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d49f;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where each <inline-formula><mml:math id="M412" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M413" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M414" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M415" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M416" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are positive definite covariance matrices of
dimension <inline-formula><mml:math id="M417" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M418" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively. One convenient specification emerges
naturally by treating each of the <inline-formula><mml:math id="M419" display="inline"><mml:mi>K</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrices <inline-formula><mml:math id="M420" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as submatrices of <inline-formula><mml:math id="M421" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. We let <inline-formula><mml:math id="M422" display="inline"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M423" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M424" display="inline"><mml:mi>c</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> where we choose <inline-formula><mml:math id="M425" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M426" display="inline"><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula> to ensure that we can execute <xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm 5</xref> on each <inline-formula><mml:math id="M427" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d49f;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as a sequence of datasets over
<inline-formula><mml:math id="M428" display="inline"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> time points.</p><p id="P55">The preceding divide and conquer method conveniently retains the conjugate
distribution theory underlying <xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm 5</xref>.
The transfer learning mechanism scales the emulation of mechanistic systems when
either <inline-formula><mml:math id="M429" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math id="M430" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> is large. Specifying <inline-formula><mml:math id="M431" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> using Gaussian processes, as described in <xref rid="S4" ref-type="sec">Section 2.2</xref>, allows interpolation of
<inline-formula><mml:math id="M432" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> for arbitrary units <inline-formula><mml:math id="M433" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. However, inference on the complete spatial field
involving <inline-formula><mml:math id="M434" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> spatial locations is precluded as the
<inline-formula><mml:math id="M435" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix only captures the dependence among the
<inline-formula><mml:math id="M436" display="inline"><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula> columns of <inline-formula><mml:math id="M437" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in each episode. If full inference on the spatial
field is desired, then we model the <inline-formula><mml:math id="M438" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> columns of the full dataset as a spatial covariance
matrix from which we extract the <inline-formula><mml:math id="M439" display="inline"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix corresponding to each episode in the
transfer learning algorithm. More specifically, we consider the model <disp-formula id="FD26">
<label>(24)</label>
<mml:math id="M440" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4d4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> where the indices <inline-formula><mml:math id="M441" display="inline"><mml:mo>{</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>}</mml:mo></mml:math></inline-formula> refer to the <inline-formula><mml:math id="M442" display="inline"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th episode in season <inline-formula><mml:math id="M443" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M444" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are matrices with rows and columns corresponding to
the episode <inline-formula><mml:math id="M445" display="inline"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> within season <inline-formula><mml:math id="M446" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M447" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:math></inline-formula> denotes the index that immediately precedes (is the
&#x0201c;parent&#x0201d; of) the index <inline-formula><mml:math id="M448" display="inline"><mml:mo>{</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and defined as <disp-formula id="FD27">
<mml:math id="M449" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P56"><xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm 5</xref> requires that we maintain
a shared covariance matrix among the columns of <inline-formula><mml:math id="M450" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for each <inline-formula><mml:math id="M451" display="inline"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M452" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>, which is possible only if each episode has the
same number of columns. Since each <inline-formula><mml:math id="M453" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M454" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula>, it follows that the <inline-formula><mml:math id="M455" display="inline"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula> covariance matrix <inline-formula><mml:math id="M456" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> models the covariance among the columns for every
episode in the entire stream.</p><p id="P57">To analyze the computational complexity of <xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm 5</xref> under the transfer learning framework, we replace the number
of locations with <inline-formula><mml:math id="M457" display="inline"><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the number of time points with
<inline-formula><mml:math id="M458" display="inline"><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. This substitution yields a computational cost of
<inline-formula><mml:math id="M459" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. The primary benefit of transfer learning in this
context is the reduction of the cubic term in complexity from
<inline-formula><mml:math id="M460" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math id="M461" display="inline"><mml:mi>K</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, which can substantially alleviate the
computational burden.</p></sec><sec id="S10"><label>5.</label><title>Applications for Emulation</title><sec id="S11"><label>5.1</label><title>Predator-prey analysis</title><p id="P58">We apply our methodology to a multivariate dynamical system specified
through a set of coupled ordinary differential equations. This may be considered
a multivariate statistical modeling problem in lieu of spatial. The numerical
solution to this dynamical system - which we call our computer model - is cheap
to evaluate. To motivate the ecological computer model, we overview the
Lotka-Volterra equations, which models the interaction between the populations
of a single predator species and a single prey species: <disp-formula id="FD28">
<label>(25)</label>
<mml:math id="M462" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M463" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the growth rate of the prey population and
<inline-formula><mml:math id="M464" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the rate of population loss within the
predator population independent of the interactions the two populations would
have with one another; <inline-formula><mml:math id="M465" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M466" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represent the respective rates at which the
prey population shrinks and the predator population grows, which is represented
through the product of their respective populations. The parameters
<inline-formula><mml:math id="M467" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M468" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> must be positive; furthermore, the values of
<inline-formula><mml:math id="M469" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> must correspond to the units of the quantities
they multiply. Thus, <inline-formula><mml:math id="M470" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M471" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, in particular, should be one or two orders of
magnitude smaller than <inline-formula><mml:math id="M472" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M473" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, since they correspond to the product of the
populations of the predators and prey.</p><p id="P59">To train the FFBS model using <xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm
5</xref>, we generate <inline-formula><mml:math id="M474" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> sets of lognormal sampled parameters, so that
<inline-formula><mml:math id="M475" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M476" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M477" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M478" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the respective means and standard
deviations of the normal random variables prior to exponentiation. The training
data is generated over a Latin hypercube design from the multivariate lognormal
with <inline-formula><mml:math id="M479" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M480" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M481" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula>, so that <inline-formula><mml:math id="M482" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M483" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> will be close to 1 and
<inline-formula><mml:math id="M484" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M485" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, which control the prey&#x02019;s population
decline and the predator&#x02019;s population growth respectively, will be close
to 0.05.</p><p id="P60">We let <inline-formula><mml:math id="M486" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> be the <inline-formula><mml:math id="M487" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula> matrix, where row <inline-formula><mml:math id="M488" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula> corresponds to the log-transformed solutions
<inline-formula><mml:math id="M489" display="inline"><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> of <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(25)</xref> for the <inline-formula><mml:math id="M490" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th training parameter <inline-formula><mml:math id="M491" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The design matrix for the model approximation
is the data matrix from the prior time point in an AR(1) setup, so that
<inline-formula><mml:math id="M492" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M493" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> (see, e.g., <xref rid="R88" ref-type="bibr">West and Harrison, 1997</xref>, for details of such formulations). We set
<inline-formula><mml:math id="M494" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> to the log-population of the Canadian lynx from
the data in the year 1900 and emulate <inline-formula><mml:math id="M495" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(25)</xref> over <inline-formula><mml:math id="M496" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn></mml:math></inline-formula> time points. We also generate
<inline-formula><mml:math id="M497" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> using <inline-formula><mml:math id="M498" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi></mml:math></inline-formula> in <xref rid="FD13" ref-type="disp-formula">(13)</xref> with <inline-formula><mml:math id="M499" display="inline"><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>max</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M500" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>max</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the maximum distance between
<inline-formula><mml:math id="M501" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> &#x02018;s, and we let <inline-formula><mml:math id="M502" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M503" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> be identity matrices.</p><p id="P61">Also of interest in fitting <xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm
5</xref> to the data is a measure for the covariance between the
log-predator and log-prey populations, which enables us to compute a correlation
measure to interpret the results we have been given. <xref rid="F3" ref-type="fig">Figure 3</xref> presents the posterior distributions using
20,000 posterior samples of <inline-formula><mml:math id="M504" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The left and right figures are the posterior
samples of the diagonal elements, <inline-formula><mml:math id="M505" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M506" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, of <inline-formula><mml:math id="M507" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> while the middle panel is the correlation
<inline-formula><mml:math id="M508" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt></mml:math></inline-formula>. The 95% credible interval for the correlation
is (&#x02212;0.179, &#x02212;0.056), which complies with the dynamics of the
predator and prey populations in the Lotka-Volterra cycle. As the prey
population increases, the predator population increases at the expense of the
prey population, enough to cause the prey to decrease dramatically. Once the
prey become scarce, the predators also begin to die off when there are less prey
to eat, allowing for the prey population to grow, after which the cycle
repeats.</p><p id="P62">Analytic solutions with their credible intervals are sampled and plotted
in <xref rid="F4" ref-type="fig">Figure 4</xref>. The bottom two plots feature
the comparison of log-population values between the actual values of the
log-prey and log-predator populations and their estimates produced by the FFBS
emulator respectively. The 95% credible intervals accurately capture the
trajectories of the predator and prey populations; particularly for the middle
and right plots.</p></sec><sec id="S12"><label>5.2</label><title>Nonlinear Partial Differential Equation Emulation</title><p id="P63">We apply our methodology to a spatiotemporal model arising from a set of
coupled nonlinear PDEs, a natural way to describe the dynamics of a continuous
outcome across space and time. Our model uses the set of coupled PDEs shown in
<xref rid="FD29" ref-type="disp-formula">(26)</xref>. This mechanistic
system is popular within the applied mathematics community to capture
qualitative behavior of spreading infection dynamics (<xref rid="R53" ref-type="bibr">Noble, 1974</xref>; <xref rid="R48" ref-type="bibr">Keeling
and Rohani, 2008</xref>). Literature studying such systems of PDEs often
focuses on proving various mathematical properties with no discussion about
parameter inference or connections to real-world data or field measurements.
Specifically, <xref rid="R99" ref-type="bibr">Zhang and Wang (2014)</xref> posit
the existence of traveling waves in an influenza outbreak for a system such as
<xref rid="FD29" ref-type="disp-formula">(26)</xref>, but omit discussion of
parameter inference. See <xref rid="F6" ref-type="fig">Figure 6</xref> for a
visualization of this traveling wave phenomenon when two seeding locations are
used as initial sources of the disease. To motivate the system of equations
under study, we modify a standard SIR compartment model by including a Laplacian
term to induce diffusion of the populations over space. In this model, disease
transmission is predominantly a localized process where transmission is most
likely between nearby locations. The movement of individuals then facilitates
the geographical spread of infectious diseases. Such a process may be captured
through the following system <disp-formula id="FD29">
<label>(26)</label>
<mml:math id="M509" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M510" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. In applying our methodology, the training data
is generated through the numerical solution of <xref rid="FD29" ref-type="disp-formula">(26)</xref> for fixed parameter setting <inline-formula><mml:math id="M511" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. The outcome <inline-formula><mml:math id="M512" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> denotes the infection counts at a location and
time, namely <inline-formula><mml:math id="M513" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P64">We employ <monospace>deSolve</monospace> (<monospace>R</monospace>
package version 1.40) (<xref rid="R78" ref-type="bibr">Soetaert et al.,
2010</xref>) to solve the system over the range of input parameters. Our
spatial domain consists of a <inline-formula><mml:math id="M514" display="inline"><mml:mn>100</mml:mn><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn></mml:math></inline-formula> grid, resulting in <inline-formula><mml:math id="M515" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10,000</mml:mn></mml:math></inline-formula> spatial locations. The system&#x02019;s initial
state begins with two seeding locations: one in the middle and one in the bottom
left corner. We generated <inline-formula><mml:math id="M516" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> sets of <inline-formula><mml:math id="M517" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:math></inline-formula> used in <xref rid="FD29" ref-type="disp-formula">equation (26)</xref>, and for each input generated solutions over
<inline-formula><mml:math id="M518" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> time points from the PDE system, resulting in
51 time points in total including time 0.</p><p id="P65">Letting the number of infected people at time <inline-formula><mml:math id="M519" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> over <inline-formula><mml:math id="M520" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> inputs and <inline-formula><mml:math id="M521" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> spatial coordinates be the
<inline-formula><mml:math id="M522" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix <inline-formula><mml:math id="M523" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, we set the data matrix
<inline-formula><mml:math id="M524" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. We further adopt a second-order autoregressive
(AR2) structure for the covariate matrix <inline-formula><mml:math id="M525" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, but structure it so that each episode has
access to data from the previous two seasons, so that <inline-formula><mml:math id="M526" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. As with the predator-prey example in the
preceding section, we also specify <inline-formula><mml:math id="M527" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M528" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is defined the same way, as well as
<inline-formula><mml:math id="M529" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M530" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as the identity matrices. We use 40 generated
parameters to train the FFBS algorithm (<xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm 5</xref>), taking <inline-formula><mml:math id="M531" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:math></inline-formula> samples in the backward sampling step, and
employ a Gaussian Process to emulate the PDE solution. We use the transfer
learning parameters specified in <xref rid="S9" ref-type="sec">Section 4</xref>
set as <inline-formula><mml:math id="M532" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>40</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M533" display="inline"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn></mml:math></inline-formula>, so that we regress on one column of the grid
at each step to efficiently emulate our PDE.</p><p id="P66">We emulate the space-time field of the PDE using three different
variance structures: (i) <inline-formula><mml:math id="M534" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> follows inverse-Wishart; (ii)
<inline-formula><mml:math id="M535" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:math></inline-formula>; and (iii) <inline-formula><mml:math id="M536" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:math></inline-formula>. <xref rid="T1" ref-type="table">Table 1</xref>
shows the WAIC and its component statistics. The inverse-Wishart model
outperforms the inverse-Gamma and identity covariance. <xref rid="F5" ref-type="fig">Figure 5</xref> shows the details of WAIC over episode/time
for FFBS models with three different variance structures. <xref rid="T2" ref-type="table">Table 2</xref> presents the GPD scores
(<inline-formula><mml:math id="M537" display="inline"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> from <xref rid="FD23" ref-type="disp-formula">(21)</xref>) obtained from independent replicates. The inverse-Wishart
model performs slightly better than the inverse-Gamma model, and both outperform
the identity model.</p><p id="P67"><xref rid="F6" ref-type="fig">Figure 6</xref> shows an example of the
dynamics of <xref rid="FD29" ref-type="disp-formula">Equation (26)</xref>
generated by deSolve. The disease spreads over time to cover nearly the entire
grid at <inline-formula><mml:math id="M538" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>37</mml:mn></mml:math></inline-formula>, but the people closest to the source points
have already begun to recover. By the final time point of the simulation
<inline-formula><mml:math id="M539" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula>, nearly everyone in the grid has recovered from
the disease, with its prevalence being restricted to the corners of the grid,
which caught the disease later than the other points.</p><p id="P68"><xref rid="F7" ref-type="fig">Figure 7</xref> compares the PDE solution
and the FFBS emulation results using the <inline-formula><mml:math id="M540" display="inline"><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi></mml:math></inline-formula> covariance structure at the same selected time
points. The boundaries and overall region of the spread of the disease is
accurately emulated, with some inaccuracies taking place within the infected
regions. By <inline-formula><mml:math id="M541" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>31</mml:mn></mml:math></inline-formula>, however, even the number of infected people
within the infected region has been accurately emulated, and by
<inline-formula><mml:math id="M542" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>43</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the emulation is nearly perfect as revealed by
comparing the fields in the second row of <xref rid="F7" ref-type="fig">Figure
7</xref> with those in the first row (also corresponding to
<inline-formula><mml:math id="M543" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>18</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>31</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>43</mml:mn></mml:math></inline-formula> in <xref rid="F6" ref-type="fig">Figure
6</xref>).</p><p id="P69"><xref rid="F8" ref-type="fig">Figure 8</xref> contrasts the PDE solution
and FFBS emulated values across all locations, with the same parameters as in
<xref rid="F7" ref-type="fig">Figure 7</xref>. Both figures demonstrate good
predictive accuracy of the FFBS algorithm in emulating the nonlinear PDE.</p></sec></sec><sec id="S13"><label>6.</label><title>Estimating mechanistic system parameters using field data</title><p id="P70">The above emulator is now melded with the field observations to infer about
the mechanistic parameters. Since the mechanistic system may not adequately describe
observed field data over all spatial locations and time points, we include a
spatiotemporally-varying discrepancy term that captures the bias between the
observed field data and emulator. Our state-space model with dynamic bias correction
<inline-formula><mml:math id="M544" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:math></inline-formula> is <disp-formula id="FD30">
<label>(27)</label>
<mml:math id="M545" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4ab;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M546" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> denotes the emulator prediction at mechanistic
input <inline-formula><mml:math id="M547" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and location <inline-formula><mml:math id="M548" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:math></inline-formula>. We assume that the field data are available over a
set of <inline-formula><mml:math id="M549" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> spatial locations in a set
<inline-formula><mml:math id="M550" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02286;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. It is worth pointing out that in the traditional
exercise of calibrating computer models, the discrepancy term is treated as function
of the model inputs. One could certainly incorporate <inline-formula><mml:math id="M551" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> in <xref rid="FD30" ref-type="disp-formula">(27)</xref>. However, such paradigms assume that the field data are partial
realizations of a process with some unknown &#x0201c;optimal&#x0201d;
<inline-formula><mml:math id="M552" display="inline"><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> that is adjusted by the discrepancy terms and the
noise. We do not need such assumptions for inferring about <inline-formula><mml:math id="M553" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Instead, we treat the problem as one of a mixed
nonlinear regression with the field observations regressed by the mechanistic output
for some unknown <inline-formula><mml:math id="M554" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The space-time discrepancy term now serves as a
process that attempts to learn from the mechanistic system and the data.</p><p id="P71">Let <inline-formula><mml:math id="M555" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> be the <inline-formula><mml:math id="M556" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> vector with elements <inline-formula><mml:math id="M557" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M558" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> be the <inline-formula><mml:math id="M559" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> correlation matrix built using
<inline-formula><mml:math id="M560" display="inline"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. The posterior distribution conditional on the
collection of field observations, <inline-formula><mml:math id="M561" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and the emulated values, <inline-formula><mml:math id="M562" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, is proportional to the joint distribution
<disp-formula id="FD31">
<label>(28)</label>
<mml:math id="M563" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x0220f;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="3em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x0220f;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x0220f;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M564" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula><mml:math id="M565" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> vector with elements <inline-formula><mml:math id="M566" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> for each location <inline-formula><mml:math id="M567" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M568" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> are the <inline-formula><mml:math id="M569" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> mean vector and <inline-formula><mml:math id="M570" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> covariance matrix, respectively, derived from the
conditional predictive distribution in <xref rid="FD11" ref-type="disp-formula">(11)</xref> for <inline-formula><mml:math id="M571" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> given the emulated values <inline-formula><mml:math id="M572" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M573" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> with entries equal to the row in
<inline-formula><mml:math id="M574" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002d9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> corresponding to <inline-formula><mml:math id="M575" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> are <inline-formula><mml:math id="M576" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> are <inline-formula><mml:math id="M577" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M578" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> consisting of columns corresponding to locations in
<inline-formula><mml:math id="M579" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> extracted from <inline-formula><mml:math id="M580" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M581" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, respectively, <inline-formula><mml:math id="M582" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M583" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M584" display="inline"><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></inline-formula>th element given by the covariance function
<inline-formula><mml:math id="M585" display="inline"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b2;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> in <xref rid="FD13" ref-type="disp-formula">(13)</xref> and <inline-formula><mml:math id="M586" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M587" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> as defined in <xref rid="S4" ref-type="sec">Section
2.2</xref>. The definition of <inline-formula><mml:math id="M588" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> depends upon our specific choice of the emulation
model. For example, if we use <xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">(2)</xref> for
emulation and if the field data locations in <inline-formula><mml:math id="M589" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are a subset of the <inline-formula><mml:math id="M590" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> locations in <inline-formula><mml:math id="M591" display="inline"><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:math></inline-formula> that were used for emulation, then
<inline-formula><mml:math id="M592" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula><mml:math id="M593" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> sub-matrix of <inline-formula><mml:math id="M594" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> corresponding to the locations in
<inline-formula><mml:math id="M595" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. Alternatively, if one uses <xref rid="FD16" ref-type="disp-formula">(14)</xref> for emulation, then
<inline-formula><mml:math id="M596" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M597" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula><mml:math id="M598" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> spatial correlation matrix formed over the
locations in <inline-formula><mml:math id="M599" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> using a spatial correlation function; the field
data locations need not be a subset of emulator locations. <table-wrap position="anchor" id="T8"><label>Algorithm 6</label><caption><p id="P72">Full conditional distributions for <inline-formula><mml:math id="M600" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M601" display="inline"><mml:mtext>TauSq_post</mml:mtext><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>for</bold>
<inline-formula><mml:math id="M602" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math id="M603" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<bold>do</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M604" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M605" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;Sample
<inline-formula><mml:math id="M606" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>end for</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M607" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M608" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap></p><p id="P73">We draw samples from <inline-formula><mml:math id="M609" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> given by <disp-formula id="FD32">
<label>(29)</label>
<mml:math id="M610" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x0222b;</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="2em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x0222b;</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:munder><mml:munder><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">&#x023b5;</mml:mo></mml:munder><mml:mrow><mml:mtext>Modularize:</mml:mtext><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:munder><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M611" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula><mml:math id="M612" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> vector with <inline-formula><mml:math id="M613" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> as the <inline-formula><mml:math id="M614" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> vector with elements <inline-formula><mml:math id="M615" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M616" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. A pragmatic approach to sampling from <xref rid="FD32" ref-type="disp-formula">(29)</xref> relies on the posterior in <xref rid="FD31" ref-type="disp-formula">(28)</xref> and the notion of
<italic toggle="yes">Bayesian Modularization</italic> (<xref rid="R8" ref-type="bibr">Bayarri
et al., 2009</xref>). Modularization replaces the underlined expression in <xref rid="FD32" ref-type="disp-formula">(29)</xref> with the lower dimensional
distribution <inline-formula><mml:math id="M617" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, which is readily sampled through FFBS and
Metropolis-Hastings steps of <xref rid="T13" ref-type="table">Algorithm 11</xref>.
For each drawn value of <inline-formula><mml:math id="M618" display="inline"><mml:mo>{</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi><mml:mo>}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, we will need to draw from
<inline-formula><mml:math id="M619" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P74">Drawing samples from <inline-formula><mml:math id="M620" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> employs Gibbs updates using full conditional
distributions for <inline-formula><mml:math id="M621" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M622" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, FFBS updates for <inline-formula><mml:math id="M623" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and Metropolis random-walk updates for
<inline-formula><mml:math id="M624" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M625" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P75">The full conditional distributions for <inline-formula><mml:math id="M626" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:math></inline-formula> are <inline-formula><mml:math id="M627" display="inline"><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> where <inline-formula><mml:math id="M628" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M629" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M630" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M631" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. The full conditional distributions for
<inline-formula><mml:math id="M632" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:math></inline-formula> are <inline-formula><mml:math id="M633" display="inline"><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> where <inline-formula><mml:math id="M634" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M635" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M636" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. <xref rid="T8" ref-type="table">Algorithm 6</xref>
provides the steps to compute and draw samples from the full conditional
distributions of <inline-formula><mml:math id="M637" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:math></inline-formula> with a computational cost of
<inline-formula><mml:math id="M638" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. <xref rid="T9" ref-type="table">Algorithm 7</xref>
provides the steps to compute and draw samples from the full conditionals for
<inline-formula><mml:math id="M639" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x000b7;</mml:mo></mml:math></inline-formula> with a computational cost of
<inline-formula><mml:math id="M640" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. <table-wrap position="anchor" id="T9"><label>Algorithm 7</label><caption><p id="P76">Full conditional distributions for <inline-formula><mml:math id="M641" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M642" display="inline"><mml:mtext>Y_POST</mml:mtext><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>for</bold>
<inline-formula><mml:math id="M643" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math id="M644" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<bold>do</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M645" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M646" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M647" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M648" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M649" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M650" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;Sample
<inline-formula><mml:math id="M651" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M652" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>end for</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">8:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M653" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">9:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M654" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap></p><p id="P77">The model bias process realizations, <inline-formula><mml:math id="M655" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, are updated from its joint full conditional,
<inline-formula><mml:math id="M656" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> using the FFBS algorithm. As with emulation, we
compute the moments for <inline-formula><mml:math id="M657" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> using the Forward Filter, and then acquire the
smoothed moments of <inline-formula><mml:math id="M658" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> using Backwards Sampling. Note that
<inline-formula><mml:math id="M659" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are vectors relevant to Gibbs sampling, we only
need one sample of <inline-formula><mml:math id="M660" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:math></inline-formula> per iteration. <xref rid="T10" ref-type="table">Algorithm 8</xref> outlines the steps for generating samples of
<inline-formula><mml:math id="M661" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> using FFBS algorithm. Lines 5&#x02013;12 describe
the Forward Filtering steps, with a computational cost of <inline-formula><mml:math id="M662" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Similarly, Lines 14&#x02013;21 detail the Backward
Sampling steps, also with a cost of <inline-formula><mml:math id="M663" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Thus, the total computational cost is
<inline-formula><mml:math id="M664" display="inline"><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P78">Finally, we consider the density for <inline-formula><mml:math id="M665" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:math></inline-formula>, which we glean from the relevant terms in <xref rid="FD31" ref-type="disp-formula">(28)</xref>. Unfortunately, even when we
choose comparatively simple priors for <inline-formula><mml:math id="M666" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> (e.g. multivariate uniform distributions), there is
no recognized density that would enable us to sample from known distributions.
Consequently, we update <inline-formula><mml:math id="M667" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M668" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> at each iteration via the Metropolis algorithm.
<xref rid="T12" ref-type="table">Algorithm 10</xref> gives steps for the
Metropolis random walk. The target density is given in <xref rid="T11" ref-type="table">Algorithm 9</xref>, which corresponds to terms in <xref rid="FD31" ref-type="disp-formula">(28)</xref>.</p><p id="P79">Since our use cases depend on the entries of <inline-formula><mml:math id="M669" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M670" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> being positive, or at the very least nonnegative,
we first transform the parameters to the real line and use a normal density for
proposing updates in the Metropolis sampler. Let <inline-formula><mml:math id="M671" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003d5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> be the concatenation of <inline-formula><mml:math id="M672" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M673" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> be the total number of elements of
<inline-formula><mml:math id="M674" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M675" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> denote the proposal update, and
<inline-formula><mml:math id="M676" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> be the function rescaling each element of
<inline-formula><mml:math id="M677" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003d5;</mml:mi></mml:math></inline-formula> to the real line. The resulting transformation
necessitates the jacobian <inline-formula><mml:math id="M678" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> for both <inline-formula><mml:math id="M679" display="inline"><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M680" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b4;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, with <inline-formula><mml:math id="M681" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M682" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> considered distributed on <inline-formula><mml:math id="M683" display="inline"><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P80">We can employ Bayesian modularization to prevent the model discrepancy term
<inline-formula><mml:math id="M684" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from interfering with inference on mechanistic
parameters. This additional modularization treats the emulator as an unbiased
representation of the field data. After fully sampling the model parameters, each
update of the dynamic bias term conditions on a draw from the posterior of the
parameters to model the discrepancy between the field data and emulator predictive
distribution. <xref rid="T13" ref-type="table">Algorithm 11</xref> outlines the
steps for learning about the mechanistic system parameters using field data. Each
iteration updates the parameters <inline-formula><mml:math id="M685" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M686" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> (via <inline-formula><mml:math id="M687" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003d5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>), and <inline-formula><mml:math id="M688" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> using the updated values in order; Line 7 in
particular proposes new values using a Metropolis update. Repeating the process for
<inline-formula><mml:math id="M689" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> iterations results in a total computational cost of
<inline-formula><mml:math id="M690" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. <table-wrap position="anchor" id="T10"><label>Algorithm 8</label><caption><p id="P81">FFBS for calibration with computer model bias</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1"><bold>Input:</bold> Field
data <inline-formula><mml:math id="M691" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, emulation results
<inline-formula><mml:math id="M692" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, starting values
<inline-formula><mml:math id="M693" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, data scale variance
<inline-formula><mml:math id="M694" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and correlation matrix
<inline-formula><mml:math id="M695" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>Output:</bold> Calibration
samples <inline-formula><mml:math id="M696" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M697" display="inline"><mml:mtext>FFBS_calibration</mml:mtext><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;# Forward Filter</td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>for</bold>
<inline-formula><mml:math id="M698" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math id="M699" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<bold>do</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;# Compute prior
distribution covariance matrix</td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M700" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M701" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">8:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;# Compute one-step
ahead forecast covariance matrix</td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">9:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M702" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M703" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">10:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;# Compute filtering
distribution moments</td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">11:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M704" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M705" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">12:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>end for</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">13:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;# Backwards Sampling</td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">14:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M706" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">15:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;Sample
<inline-formula><mml:math id="M707" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M708" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">16:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>for</bold>
<inline-formula><mml:math id="M709" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> to 0 <bold>do</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">17:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;# Compute BS smoothing
distribution moments</td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">18:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M710" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>;</td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M711" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">19:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M712" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M713" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">20:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;&#x02003;Sample
<inline-formula><mml:math id="M714" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M715" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">21:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>end for</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">22:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M716" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">23:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M717" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap>
<table-wrap position="anchor" id="T11"><label>Algorithm 9</label><caption><p id="P82">Log probability density of the full conditional
<inline-formula><mml:math id="M718" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>|</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x000b7;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M719" display="inline"><mml:mtext>LOGLIK</mml:mtext><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M720" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi><mml:mo>_</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <xref rid="T9" ref-type="table">Algorithm 7</xref></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M721" display="inline"><mml:mi>&#x1d4a5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mfenced open="|" close="|" separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="2" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M722" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003d5;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="7em"/><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003d5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>&#x1d4a5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003d5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M723" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <inline-formula><mml:math id="M724" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap></p></sec><sec id="S14"><label>7.</label><title>Applications for calibration</title><sec id="S15"><label>7.1</label><title>Predator-prey analysis</title><p id="P83">We estimate parameters in the Lotka-Volterra equations in <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(25)</xref>. We fix
<inline-formula><mml:math id="M725" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.5</mml:mn></mml:math></inline-formula> and, analogous to <xref rid="S11" ref-type="sec">Section 5.1</xref>, set the prior for
<inline-formula><mml:math id="M726" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> to be a multivariate lognormal. Then
<inline-formula><mml:math id="M727" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the function that takes in
<inline-formula><mml:math id="M728" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and outputs a 4-dimensional vector into
<inline-formula><mml:math id="M729" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> that is distributed <inline-formula><mml:math id="M730" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and its Jacobian takes the simple form
<inline-formula><mml:math id="M731" display="inline"><mml:mi>&#x1d4a5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x0220f;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. <table-wrap position="anchor" id="T12"><label>Algorithm 10</label><caption><p id="P84">Metropolis random walk algorithm (one step).</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>function</bold>
<inline-formula><mml:math id="M732" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;Draw
<inline-formula><mml:math id="M733" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>;</td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;Set
<inline-formula><mml:math id="M734" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> with probability
<inline-formula><mml:math id="M735" display="inline"><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<bold>return</bold>
<inline-formula><mml:math id="M736" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b8;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end function</bold></td></tr></tbody></table></table-wrap>
<table-wrap position="anchor" id="T13"><label>Algorithm 11</label><caption><p id="P85">Sampler for estimating mechanistic system parameters using
field data</p></caption><table frame="hsides" rules="none"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><tbody><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1:</td><td align="left" valign="top" colspan="2" rowspan="1"><bold>Given:</bold>
Field data <inline-formula><mml:math id="M737" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, emulation data
<inline-formula><mml:math id="M738" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> posterior samples of
<inline-formula><mml:math id="M739" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> from <xref rid="T7" ref-type="table">Algorithm 5</xref>, functions
<inline-formula><mml:math id="M740" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi></mml:math></inline-formula>, hyperparameters
<inline-formula><mml:math id="M741" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">2:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>Initialize:</bold>
<inline-formula><mml:math id="M742" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>for</bold>
<inline-formula><mml:math id="M743" display="inline"><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> to
<inline-formula><mml:math id="M744" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<bold>do</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M745" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">q</mml:mi><mml:mo>_</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <xref rid="T8" ref-type="table">Algorithm 6</xref></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M746" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">B</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi><mml:mo>_</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <xref rid="T10" ref-type="table">Algorithm 8</xref></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">6:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M747" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <xref rid="T11" ref-type="table">Algorithm 9</xref>,<xref rid="T12" ref-type="table">10</xref></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">7:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02003;<inline-formula><mml:math id="M748" display="inline"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02190;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi><mml:mo>_</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7; <xref rid="T9" ref-type="table">Algorithm 7</xref></td></tr><tr><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">8:</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><bold>end for</bold></td><td align="right" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x025b7;
<inline-formula><mml:math id="M749" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table></table-wrap></p><p id="P86">For our noisy field observations, we utilize the data recorded on the
Canadian lynx and snowshoe hare population sizes. (<xref rid="R41" ref-type="bibr">Hewitt, 1917</xref>) We take our training data and emulation
parameters from <xref rid="S11" ref-type="sec">Section 5.1</xref> for
calibration, with <inline-formula><mml:math id="M750" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> lognormal <inline-formula><mml:math id="M751" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> sampled with a latin square design and
<inline-formula><mml:math id="M752" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn></mml:math></inline-formula>. <xref rid="F9" ref-type="fig">Figure 9</xref>
plots the simulated prey and predator log-populations with the ground-truth
log-populations of the hares and lynxes respectively. The agreement between the
collection of curves and the real data is remarkable especially given that only
the initial population was used from the real data to generate the curves and
the Lotka-Volterra parameters were independently generated.</p><p id="P87"><xref rid="F10" ref-type="fig">Figure 10</xref> displays calibration
samples on real lynx and hare population data collected over a 20-year period.
The samples are generated using <xref rid="T13" ref-type="table">Algorithm
11</xref> with <inline-formula><mml:math id="M753" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mn>000</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The resulting medians generated from the
quantiles are: 0.308 (0.036, 1.224), 0.054 (0.008, 0.340), 0.305 (0.09, 2.189),
and 0.039 (0.012, 0.097). Taking the medians as the point estimates for the
calibrated solutions of the real-life lynx and hare population data, the number
of hares grows at a rate of 0.308 times its population that year every year
independent of the presence of any predators, but decreases at the rate of 0.054
times the populations of the hares and lynxes per year due to predation from the
lynxes. At the same time, the number of lynxes decreases at the rate of 0.305
times its population that year, but grows at the rate of 0.039 times the
populations of the hares and lynxes that year, due to eating the hares.</p></sec><sec id="S16"><label>7.2</label><title>Nonlinear Partial Differential Equation Calibration</title><p id="P88">Applying calibration to the SIR model <xref rid="FD29" ref-type="disp-formula">equation (26)</xref>, we fix <inline-formula><mml:math id="M754" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003c1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> to be constant (approximately 0.85) and set the
prior of <inline-formula><mml:math id="M755" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> to be a multivariate uniform distribution
<inline-formula><mml:math id="M756" display="inline"><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x0220f;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mi>U</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M757" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M758" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the limits of the uniform distribution for
each parameter. Then <inline-formula><mml:math id="M759" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>) and the Jacobian takes on the form:
<inline-formula><mml:math id="M760" display="inline"><mml:mi>&#x1d4a5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x0220f;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P89">In this example, we consider a <inline-formula><mml:math id="M761" display="inline"><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula> grid with 36 locations and 26 time points,
including time 0, and 50 inputs <inline-formula><mml:math id="M762" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> from a deterministic system. Carrying over our
analysis from emulation in <xref rid="S10" ref-type="sec">Section 5</xref>, we
adopt the same AR2 structure for <inline-formula><mml:math id="M763" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. We use 30,000 samples, with the transfer
learning parameters specified in <xref rid="S9" ref-type="sec">Section 4</xref>
set as <inline-formula><mml:math id="M764" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M765" display="inline"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>. In calibration, we set
<inline-formula><mml:math id="M766" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> to simplify the analysis.</p><p id="P90"><xref rid="F11" ref-type="fig">Figure 11</xref> shows the histograms of
posterior densities for elements of parameters <inline-formula><mml:math id="M767" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> indicating that 95% credible intervals cover
the true value and shrink our belief of distribution of
<inline-formula><mml:math id="M768" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> to a narrower interval. The posterior medians
(95% credible intervals) of &#x02018;s are 2.91 (2.40, 3.35) for
<inline-formula><mml:math id="M769" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>,0.30(0.24, 0.37) for <inline-formula><mml:math id="M770" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and 0.11 (0.07, 0.20) for
<inline-formula><mml:math id="M771" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, respectively. <xref rid="F12" ref-type="fig">Figure 12</xref> compares the emulation field generated by true and 95%
credible intervals of <inline-formula><mml:math id="M772" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The 2.5% percentile of posterior values of
<inline-formula><mml:math id="M773" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> shows a slower process in infection and
recovery, while 97.5% percentile shows a faster rate in infection and recovery
over space. <xref rid="F13" ref-type="fig">Figure 13</xref> shows the posterior
variability, spatial bias, and field predictions in calibration models. The
discrepancy in <inline-formula><mml:math id="M774" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> with the true value arises from using only a
single realization. However, both the spatial bias and field values show good
alignment with the true data.</p></sec><sec id="S17"><label>7.3</label><title>Calibrating a Computer Simulation with Network Output</title><p id="P91">Network science studies how the macro-structure of interconnected
systems such as telecommunication, economic, cognitive, or social networks
affect global dynamics (<xref rid="R86" ref-type="bibr">Watts and Strogatz,
1998</xref>). Within a network, nodes represent discrete entities, and edges
represent relations. Of prominent interest in applied modeling is understanding
how global structure affects spread of a quantity throughout the system, termed
network activation or network diffusion. To date, there exist various
statistical software packages implementing diffusion or contagion processes
across networks, but less attention has been given to calibrating these models
to real-world data (<xref rid="R81" ref-type="bibr">Vega Yon and Valente,
2021</xref>; <xref rid="R76" ref-type="bibr">Siew, 2019</xref>). In this
example, we focus on calibrating a deterministic computer model popular within
psychology and psycholinguistics communities (<xref rid="R12" ref-type="bibr">Chan and Vitevitch, 2009</xref>; <xref rid="R84" ref-type="bibr">Vitevitch
et al., 2011</xref>). The <monospace>spreadr</monospace> package (<xref rid="R76" ref-type="bibr">Siew, 2019</xref>) implements a network diffusion
simulation but ignores the calibration problem, justifying use of our
methodology.</p><p id="P92">We first define notation necessary for understanding the inputs to this
computer simulation. For a network with <inline-formula><mml:math id="M775" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> nodes, two parameters control the activation
spread, known as <italic toggle="yes">retention</italic> and <italic toggle="yes">decay</italic>, denoted
as <inline-formula><mml:math id="M776" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M777" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> respectively. <list list-type="bullet" id="L2"><list-item><p id="P93"><inline-formula><mml:math id="M778" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> - a scalar or a vector of length
<inline-formula><mml:math id="M779" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> that controls the proportion of
activation retained by a node at each time step of the
simulation.</p></list-item><list-item><p id="P94"><inline-formula><mml:math id="M780" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> - a scalar that controls the
proportion of activation that is lost at each time step of the
simulation.</p></list-item></list></p><p id="P95">There are three quantities of interest that define how activation
spreads dynamically over time as functions of <inline-formula><mml:math id="M781" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M782" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>: <italic toggle="yes">reservoir</italic>,
<italic toggle="yes">outflow</italic>, and <italic toggle="yes">inflow</italic>. These are defined as
follows: <list list-type="bullet" id="L4"><list-item><p id="P96"><inline-formula><mml:math id="M783" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P97"><inline-formula><mml:math id="M784" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">deg</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p></list-item><list-item><p id="P98">inflow <inline-formula><mml:math id="M785" display="inline"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> outflow <inline-formula><mml:math id="M786" display="inline"><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M787" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> denotes the number of connections
to node <inline-formula><mml:math id="M788" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p></list-item></list></p><p id="P99">The computer simulation then computes these quantities for each node in
the network across time. A visualization of the spatiotemporal spreading
dynamics is show in <xref rid="F14" ref-type="fig">Figure 14</xref>.</p><p id="P100">We employ a space-filling design to generate a small collection of
plausible parameter values. Subsequently, we select a random validation point
that is not included in the training set. After 10,000 posterior draws, the
prior-to-posterior learning is evident in <xref rid="F15" ref-type="fig">Figure
15</xref> and demonstrates our methodology is capable of calibrating a
computer model generating dynamics across a network. Although it is possible to
define a Gaussian process over a graph (<xref rid="R83" ref-type="bibr">Venkitaraman et al., 2020</xref>), for this application we fix the
correlation structure to arise from the adjacency matrix. Our results
demonstrate that failing to account for spatial structure leads to information
loss. Specifically, we observe a 13.7% improvement in RMSE, decreasing from
0.110 to 0.095, when using the spatial model compared to the heterogeneous
model, based on 25 computer model runs.</p></sec></sec><sec id="S18"><label>8.</label><title>Concluding remarks</title><p id="P101">This manuscript demonstrates how statistical distributions can be used to
devise a viable and effective probabilistic learning framework for emulating
dynamically evolving spatiotemporal mechanistic systems without resorting to
iterative inferential algorithms. Subsequently, we offer modularized calibration
from field observations by regressing them on the emulated field. While this step
requires MCMC for full probabilistic inference on the mechanistic model parameters,
we do not need to recompute or update the emulated field. Building upon a rich
literature on state-space extensions to nonlinear systems (such as nonlinear PDEs
explored in <xref rid="R85" ref-type="bibr">Wang et al., 2021</xref>, but without
melding of field observations), our approach can learn about mechanistic model
parameters using more accurate and flexible emulators. Since we do not require
accessibility to the mechanistic system (only its output is needed), this framework
is equally applicable to systems built on mathematical models from physical
principles and to agent-based models driven by computer programs (e.g., our network
example).</p><p id="P102">A key point of our framework is that we emulate the mechanistic system
using analytically accessible matrix-variate statistical distributions without
resorting to iterative algorithms that may consume resources until they converge.
Furthermore, scaling to large number of locations and time points is also achieved
in closed form using Bayesian transfer learning with the FFBS algorithm. Full
uncertainty quantification for learning the mechanistic system&#x02019;s parameters
will involve MCMC, but modularization again helps with computational feasibility. In
this regard, our framework holds promise as an effective trainer for generative
Artificially Intelligent engines such as &#x0201c;BayesFlow&#x0201d; (<xref rid="R63" ref-type="bibr">Radev et al., 2022</xref>) or neural Bayes (<xref rid="R71" ref-type="bibr">Sainsbury-Dale et al., 2024</xref>; <xref rid="R95" ref-type="bibr">Zammit-Mangion et al., 2024</xref>). Such developments
pertaining to the use of our framework for amortized inference will constitute
future research.</p><p id="P103">In the interest of retaining exact inference, we fixed the covariance
kernel hyper-parameters in the Gaussian processes used to emulate the system. This
does not affect the emulated fields since, as we have remarked, the Gaussian process
interpolates the field irrespective of the values of the hyper-parameters. Fixing
these parameters can be achieved using exploratory methods for stochastic processes
such as variograms (<xref rid="R97" ref-type="bibr">Zhang et al., 2019</xref>).
Alternatively, we can use predictive stacking to arrive at posterior distributions
averaged over fixed values of the hyper-parameters (<xref rid="R98" ref-type="bibr">Zhang et al., 2024</xref>; <xref rid="R61" ref-type="bibr">Presicce and
Banerjee, 2024</xref>). These approaches will still offer emulation without
resorting to iterative MCMC algorithms. Alternatively, sequential screening
procedure may be employed to identify the most influential kernel parameters (<xref rid="R87" ref-type="bibr">Welch et al., 1992</xref>; <xref rid="R52" ref-type="bibr">Merrill et al., 2021</xref>).</p><p id="P104">Learning from massive amounts of high-resolution spatial-temporal field
data has not been explicitly addressed here, but the rapidly evolving literature on
scaling Gaussian processes to massive data is relevant. While traditional low-rank
or inducing point methods such as <xref rid="R77" ref-type="bibr">Snelson and
Ghahramani (2005)</xref>, <xref rid="R94" ref-type="bibr">Wilson and Nickisch
(2015)</xref> or the Gaussian predictive process (<xref rid="R4" ref-type="bibr">Banerjee et al., 2008</xref>) remain feasible either over the set of spatial
locations or over the space of inputs, it is well established that such methods can
over-smooth when the number of outputs are very large (<xref rid="R2" ref-type="bibr">Banerjee, 2017</xref>) and multi-resolution adaptations (<xref rid="R54" ref-type="bibr">Nychka et al., 2015</xref>; <xref rid="R46" ref-type="bibr">Katzfuss, 2017</xref>) are needed to mitigate over-smoothing.
Sparsity-inducing processes such as the Nearest-Neighbor Gaussian processes (<xref rid="R16" ref-type="bibr">Datta et al., 2016a</xref>,<xref rid="R17" ref-type="bibr">b</xref>; <xref rid="R23" ref-type="bibr">Finley et al.,
2019</xref>; <xref rid="R58" ref-type="bibr">Peruzzi et al., 2022</xref>) or the
similarly themed Vecchia-based processes (<xref rid="R47" ref-type="bibr">Katzfuss
and Guinness, 2021</xref>; <xref rid="R75" ref-type="bibr">Sauer et al.,
2023b</xref>,<xref rid="R74" ref-type="bibr">a</xref>; <xref rid="R10" ref-type="bibr">Cao et al., 2023</xref>) offer greater scalability and can be
used to model <inline-formula><mml:math id="M789" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> in <xref rid="S13" ref-type="sec">Section 6</xref>.
Alternatively, we can extend the divide and conquer paradigm used for emulation
(<xref rid="S9" ref-type="sec">Section 4</xref>) to calibration. However, the
transfer learning framework may be hampered by irregular space-time coordinates.
Future directions will explore spatial meta-kriging (<xref rid="R36" ref-type="bibr">Guhaniyogi and Banerjee, 2018</xref>; <xref rid="R37" ref-type="bibr">Guhaniyogi et al., 2017</xref>) and predictive stacking (<xref rid="R61" ref-type="bibr">Presicce and Banerjee, 2024</xref>; <xref rid="R57" ref-type="bibr">Pan et al., 2024</xref>).</p><p id="P105">Other extensions include treating outputs on different coordinates when
adaptive grids are used to solve PDEs yielding misaligned outputs, i.e., not all
runs are made over the same set of locations. Here, one may need to vectorize the
incomplete output matrices and use multivariate normal distributions that would
render learning using process-based misalignment models (see, e.g., Chapter 7 in
<xref rid="R3" ref-type="bibr">Banerjee et al., 2014</xref>). High-dimensional
spatial outputs can be treated using dimension-reduction methods such as spatial
factor models (<xref rid="R66" ref-type="bibr">Ren and Banerjee, 2013</xref>; <xref rid="R96" ref-type="bibr">Zhang and Banerjee, 2022</xref>). One could also
generalize the model to have different variances at different spatial grids. In
fact, richer inference is possible using MCMC algorithms that we have avoided
(except to execute modularized calibration for the mechanistic parameters). The
<monospace>RobustGaSP</monospace> package developed in <xref rid="R35" ref-type="bibr">Gu et al. (2019)</xref> is a viable candidate to achieve
effective inference in these settings. Extensions to generalized dynamic linear
models (<xref rid="R89" ref-type="bibr">West et al., 1985</xref>; <xref rid="R26" ref-type="bibr">Gamerman et al., 2013</xref>) will include analyzing
non-Gaussian data and investigating richer specifications for
<inline-formula><mml:math id="M790" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M791" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. We can adapt our approach using vectorized
multivariate Gaussian distributions to emulate mechanistic systems at unseen spatial
locations and estimate (calibrate) in spatially misaligned settings, where the
emulation locations and field measurements do not match (<xref rid="R3" ref-type="bibr">Banerjee et al., 2014</xref>). Lastly, the burgeoning field of
sequential Monte Carlo analysis is applicable to build more general statistical
emulators within this framework (<xref rid="R44" ref-type="bibr">Hirt and
Dellaportas, 2019</xref>).</p></sec><sec id="S19"><label>9.</label><title>Computing environments and timings</title><p id="P106">We developed our methods in <monospace>C++</monospace> with functions
available in <monospace>R</monospace> (version 4.4.1) employing the Rcpp package
(<xref rid="R19" ref-type="bibr">Eddelbuettel and Fran&#x000e7;ois, 2011</xref>).
Computations for the predator-prey system were executed on a laptop running 64-bit
Windows 11 with a 12th Gen Intel(R) Core(TM) i7&#x02013;12700H, 2.30 GHz processor,
32.0 GB RAM at 4800 MHz, 6 GB Graphics Card equipped with multiple GPUs.
Computations pertaining to the PDE and network diffusion examples were executed on a
laptop running macOS 14.7.6, equipped with an Apple M3 Max processor (16-core CPU,
40-core GPU) and 64 GB of RAM. All computer programs required to reproduce the
numerical results in this manuscript are available from the GitHub repository
<ext-link xlink:href="https://github.com/xiangchen-stat/Bayesian_Modeling_Mechanistic_Systems" ext-link-type="uri">https://github.com/xiangchen-stat/Bayesian_Modeling_Mechanistic_Systems</ext-link>.</p><p id="P107">Empirical computation time required to solve and emulate the Lotka-Volterra
ODE system, as described in <xref rid="S11" ref-type="sec">Section 5.1</xref>, was
approximately 0.26 and 2.16 seconds, respectively. Computations described in <xref rid="S12" ref-type="sec">Section 5.2</xref> for the PDE system required
approximately 9 minutes and 13 seconds for solving the system, and 21, 61, and 59
seconds to emulate the field for the three considered variance structures,
respectively. Calibration experiments, as described in <xref rid="S14" ref-type="sec">Section 7</xref>, delivered full posterior inference in 98
minutes for the predator-prey system, 59 minutes for the PDE system, and about 14
and 25 seconds for the non-spatial and spatial models in the network diffusion
system, respectively.</p></sec></body><back><ack id="S20"><title>Acknowledgments</title><p id="P108">Sudipto Banerjee acknowledges funding from the National Science Foundation
through DMS-1916349 and DMS-2113778; and funding from the National Institute of
Health through NIEHS-R01ES027027, NIEHS-R01ES030210 and NIGMS-R01GM148761. The work
of all the authors were supported, in part, from these funds.</p></ack><fn-group><fn id="FN1"><label>1.</label><p id="P122">In the rest of the article, we occasionally refer to the mechanistic
system which we seek to model, learn, and estimate parameters from field data as
a computer model to be consistent with terminology in statistics for referring
to deterministic models.</p></fn></fn-group><app-group><app id="APP1"><label>10.</label><title>Appendix</title><sec id="S21"><label>10.1</label><title>Distributions in the FFBS <xref rid="T5" ref-type="table">Algorithms
3</xref>, <xref rid="T6" ref-type="table">4</xref> and <xref rid="T7" ref-type="table">5</xref></title><p id="P109">The joint posterior distribution <xref rid="FD4" ref-type="disp-formula">(4)</xref> is obtained by exploiting familiar distribution
theory from statistical linear models. The first two equations in <xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">(2)</xref> implies a well-defined
joint distribution for <inline-formula><mml:math id="M792" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M793" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> conditional on <inline-formula><mml:math id="M794" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>
<disp-formula id="FD33">
<label>(30)</label>
<mml:math id="M795" display="block"><mml:mfenced open="" close="|" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P110">Using familiar properties of the multivariate normal distribution,
we obtain <disp-formula id="FD34">
<label>(31)</label>
<mml:math id="M796" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> which implies <inline-formula><mml:math id="M797" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M798" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M799" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The posterior distribution of
<inline-formula><mml:math id="M800" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is obtained from <disp-formula id="FD35">
<label>(32)</label>
<mml:math id="M801" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:munder accentunder="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo>&#x023df;</mml:mo></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:munder accentunder="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo>&#x023df;</mml:mo></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">exp</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4b2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M802" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M803" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Forward sampling computes the above
quantities recursively to arrive at <xref rid="FD34" ref-type="disp-formula">(31)</xref> and <xref rid="FD35" ref-type="disp-formula">(32)</xref>
for <inline-formula><mml:math id="M804" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> and draws <inline-formula><mml:math id="M805" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples of <inline-formula><mml:math id="M806" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> from <xref rid="FD35" ref-type="disp-formula">(32)</xref> followed by one draw of <inline-formula><mml:math id="M807" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from <xref rid="FD34" ref-type="disp-formula">(31)</xref> for each of the <inline-formula><mml:math id="M808" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> values of <inline-formula><mml:math id="M809" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P111">The forward sampling described above yields
<inline-formula><mml:math id="M810" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples of <inline-formula><mml:math id="M811" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> from <xref rid="FD4" ref-type="disp-formula">(4)</xref>. For each of the <inline-formula><mml:math id="M812" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> values, we will repeat an entire cycle of
backward sampling. From <xref rid="FD7" ref-type="disp-formula">(7)</xref>,
backward sampling will draw from <inline-formula><mml:math id="M813" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, which can be achieved by drawing one value
of <inline-formula><mml:math id="M814" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for each of the <inline-formula><mml:math id="M815" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> sampled values of <inline-formula><mml:math id="M816" display="inline"><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> sequentially from <inline-formula><mml:math id="M817" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Alternatively, we can draw the samples
from <inline-formula><mml:math id="M818" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> directly as described in <xref rid="FD18" ref-type="disp-formula">(16)</xref>. To derive this
distribution, we make use of the Markovian structure in the model to note
that <disp-formula id="FD36">
<mml:math id="M819" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> where we have used the facts that <inline-formula><mml:math id="M820" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is conditionally independent of
<inline-formula><mml:math id="M821" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> given <inline-formula><mml:math id="M822" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and that <inline-formula><mml:math id="M823" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is conditionally independent of
<inline-formula><mml:math id="M824" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> given <inline-formula><mml:math id="M825" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The joint distribution of
<inline-formula><mml:math id="M826" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M827" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> conditional on <inline-formula><mml:math id="M828" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is given by <disp-formula id="FD37">
<mml:math id="M829" display="block"><mml:mfenced open="" close="|" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P112">Therefore, the conditional distribution of
<inline-formula><mml:math id="M830" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> given <inline-formula><mml:math id="M831" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is <disp-formula id="FD38">
<label>(33)</label>
<mml:math id="M832" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="8em"/><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> which implies that <inline-formula><mml:math id="M833" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> is equal to <disp-formula id="FD39">
<mml:math id="M834" display="block"><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P113">This also equals <inline-formula><mml:math id="M835" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> because <inline-formula><mml:math id="M836" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M837" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are conditionally independent given
<inline-formula><mml:math id="M838" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Denoting <inline-formula><mml:math id="M839" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M840" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M841" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, we derive the joint distribution
<inline-formula><mml:math id="M842" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, which is a composition of two
matrix-variate linear models with independent error matrices constructed
over the same probability space (conditional on <inline-formula><mml:math id="M843" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M844" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>), <disp-formula id="FD40">
<label>(34)</label>
<mml:math id="M845" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>and</mml:mtext><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M846" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> is distributed independently of
<inline-formula><mml:math id="M847" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">O</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Substituting the model for
<inline-formula><mml:math id="M848" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> into the first equation in <xref rid="FD40" ref-type="disp-formula">(34)</xref> followed by familiar
multivariate normal calculations yields <inline-formula><mml:math id="M849" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M850" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M851" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are defined recursively as in <xref rid="FD18" ref-type="disp-formula">(16)</xref>. This completes the
required closed-form derivations for all the distributions in the exact FFBS
algorithm.</p></sec><sec id="S22"><label>10.2</label><title>Calculus-free derivation of <inline-formula><mml:math id="M852" display="inline"><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi></mml:math></inline-formula> density</title><p id="P114">Recall that in <xref rid="FD5" ref-type="disp-formula">equations
(5)</xref> and <xref rid="FD6" ref-type="disp-formula">(6)</xref> we
were able to compute their distributions by means of marginalizing, that is,
integrating, out the undesired variance terms. We demonstrate an approach to
this problem without using integration. Begin with the identity
<disp-formula id="FD41">
<label>(35)</label>
<mml:math id="M853" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M854" display="inline"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M855" display="inline"><mml:mi>B</mml:mi></mml:math></inline-formula> denote random variables. Let
<inline-formula><mml:math id="M856" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M857" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Dividing both sides of <xref rid="FD41" ref-type="disp-formula">(35)</xref> by
<inline-formula><mml:math id="M858" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, we get: <disp-formula id="FD42">
<label>(36)</label>
<mml:math id="M859" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P115">Recall that <inline-formula><mml:math id="M860" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> is matrix-normal-inverse-Wishart with
density (follows from <xref rid="FD3" ref-type="disp-formula">(3)</xref>:)
<disp-formula id="FD43">
<label>(37)</label>
<mml:math id="M861" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P116">We are also given that <inline-formula><mml:math id="M862" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> is an inverse-Wishart. More specifically,
<inline-formula><mml:math id="M863" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, which means they share product terms in
their respective expressions that contain <inline-formula><mml:math id="M864" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M865" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (and <inline-formula><mml:math id="M866" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>). Hence: <disp-formula id="FD44">
<label>(38)</label>
<mml:math id="M867" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P117">Introducing the constant (non-<inline-formula><mml:math id="M868" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>) multiplier for <xref rid="FD44" ref-type="disp-formula">(38)</xref>, given it is
Inverse-Wishart, yields: <disp-formula id="FD45">
<label>(39)</label>
<mml:math id="M869" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="5em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P118">Finally, we take the quotient to obtain the exact form of
<inline-formula><mml:math id="M870" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>: <disp-formula id="FD46">
<label>(40)</label>
<mml:math id="M871" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="5em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x003a3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="5em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="5em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00393;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="5em"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P119">This is the Hyper-T density in <xref rid="FD5" ref-type="disp-formula">(5)</xref>, specifically <inline-formula><mml:math id="M872" display="inline"><mml:mi>&#x0210b;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4af;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. We have thus demonstrated a derivation of
the Hyper-T density without using integration.</p></sec><sec id="S23"><label>10.3</label><title>Distributions in the FFBS algorithm for the model in <xref rid="FD16" ref-type="disp-formula">(14)</xref></title><p id="P120">The joint posterior distribution corresponding to the model in
<xref rid="FD16" ref-type="disp-formula">(14)</xref> is obtained by
modifying <xref rid="FD33" ref-type="disp-formula">(30)</xref>. The first
two equations in <xref rid="FD16" ref-type="disp-formula">(14)</xref>
implies the joint distribution for <inline-formula><mml:math id="M873" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M874" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> conditional on <inline-formula><mml:math id="M875" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as <disp-formula id="FD47">
<label>(41)</label>
<mml:math id="M876" display="block"><mml:mfenced open="" close="|" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P121">We obtain the analog of <xref rid="FD34" ref-type="disp-formula">(31)</xref>
<disp-formula id="FD48">
<label>(42)</label>
<mml:math id="M877" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi><mml:mo>&#x02297;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula> which implies <inline-formula><mml:math id="M878" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0223c;</mml:mo><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M879" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M880" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The posterior distribution of
<inline-formula><mml:math id="M881" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is obtained as <disp-formula id="FD49">
<label>(43)</label>
<mml:math id="M882" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:munder accentunder="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo>&#x023df;</mml:mo></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:munder accentunder="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x02133;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo>&#x023df;</mml:mo></mml:munder></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mo>&#x0221d;</mml:mo><mml:mi>&#x02110;</mml:mi><mml:mi>&#x1d4a2;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02223;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula> where <inline-formula><mml:math id="M883" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M884" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x022a4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Forward sampling computes the above
quantities recursively to arrive at <xref rid="FD48" ref-type="disp-formula">(42)</xref> and <xref rid="FD49" ref-type="disp-formula">(43)</xref>
for <inline-formula><mml:math id="M885" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> and draws <inline-formula><mml:math id="M886" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> samples of <inline-formula><mml:math id="M887" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> from <xref rid="FD49" ref-type="disp-formula">(43)</xref> followed by one draw of <inline-formula><mml:math id="M888" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x00398;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from <xref rid="FD48" ref-type="disp-formula">(42)</xref> for each of the <inline-formula><mml:math id="M889" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> values of <inline-formula><mml:math id="M890" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p></sec></app></app-group><ref-list><title>References</title><ref id="R1"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Abdalla</surname><given-names>N</given-names></name>, <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Ramachandran</surname><given-names>G</given-names></name>, and <name><surname>Arnold</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>Bayesian state space modeling of physical processes in
industrial hygiene</article-title>. <source>Technometrics</source>,
<volume>62</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>147</fpage>&#x02013;<lpage>160</lpage>,
<year>2020</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00401706.2019.1630009</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1080/00401706.2019.1630009" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1080/00401706.2019.1630009</ext-link>.<pub-id pub-id-type="pmid">32499665</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R2"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>High-dimensional Bayesian geostatistics</article-title>.
<source>Bayesian analysis</source>,
<volume>12</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>583</fpage>,
<year>2017</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">29391920</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R3"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name> and <name><surname>Roy</surname><given-names>A</given-names></name>. <source>Linear algebra and matrix analysis for statistics</source>.
<publisher-name>CRC Press</publisher-name>, <publisher-loc>Boca Raton,
FL</publisher-loc>, <year>2014</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R4"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Gelfand</surname><given-names>AE</given-names></name>, <name><surname>Finley</surname><given-names>AO</given-names></name>, and <name><surname>Sang</surname><given-names>H</given-names></name>. <article-title>Gaussian predictive process models for large spatial
data sets</article-title>. <source>Journal of the Royal Statistical Society Series B: Statistical Methodology</source>,
<volume>70</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>825</fpage>&#x02013;<lpage>848</lpage>,
<year>2008</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">19750209</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R5"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Carlin</surname><given-names>B</given-names></name>, and <name><surname>Gelfand</surname><given-names>A</given-names></name>. <source>Hierarchical Modeling and Analysis for Spatial Data</source>.
<publisher-name>CRC Press</publisher-name>,
<year>2014</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R6"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Bayarri</surname><given-names>MJ</given-names></name>, <name><surname>Berger</surname><given-names>JO</given-names></name>, <name><surname>Cafeo</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Garcia-Donato</surname><given-names>G</given-names></name>, <name><surname>Liu</surname><given-names>F</given-names></name>, <name><surname>Palomo</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Parthasarathy</surname><given-names>RJ</given-names></name>, <name><surname>Paulo</surname><given-names>R</given-names></name>, <name><surname>Sacks</surname><given-names>J</given-names></name>, and <name><surname>Walsh</surname><given-names>D</given-names></name>. <article-title>Computer model validation with functional
output</article-title>. <source>The Annals of Statistics</source>,
<volume>35</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>1874</fpage>&#x02013;<lpage>1906</lpage>,
<year>2007a</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R7"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Bayarri</surname><given-names>MJ</given-names></name>, <name><surname>Berger</surname><given-names>JO</given-names></name>, <name><surname>Paulo</surname><given-names>R</given-names></name>, <name><surname>Sacks</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Cafeo</surname><given-names>JA</given-names></name>, <name><surname>Cavendish</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Lin</surname><given-names>C-H</given-names></name>, and <name><surname>Tu</surname><given-names>J</given-names></name>. <article-title>A framework for validation of computer
models</article-title>. <source>Technometrics</source>,
<volume>49</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>138</fpage>&#x02013;<lpage>154</lpage>,
<year>2007b</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R8"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Bayarri</surname><given-names>MJ</given-names></name>, <name><surname>Berger</surname><given-names>JO</given-names></name>, and <name><surname>Liu</surname><given-names>F</given-names></name>. <article-title>Modularization in Bayesian analysis, with emphasis on
analysis of computer models</article-title>. <source>Bayesian Analysis</source>, <volume>4</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>119</fpage>
&#x02013; <lpage>150</lpage>, <year>2009</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R9"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Blei</surname><given-names>DM</given-names></name>, <name><surname>Kucukelbir</surname><given-names>A</given-names></name>, and <name><surname>McAuliffe</surname><given-names>JD</given-names></name>. <article-title>Variational inference: A review for
statisticians</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>,
<volume>112</volume>(<issue>518</issue>):<fpage>859</fpage>&#x02013;<lpage>877</lpage>,
<year>2017</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/01621459.2017.1285773</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1080/01621459.2017.1285773" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1080/01621459.2017.1285773</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R10"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Cao</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Kang</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Jimenez</surname><given-names>F</given-names></name>, <name><surname>Sang</surname><given-names>H</given-names></name>, <name><surname>Schaefer</surname><given-names>FT</given-names></name>, and <name><surname>Katzfuss</surname><given-names>M</given-names></name>. <part-title>Variational sparse inverse cholesky approximation for
latent Gaussian processes via double kullback-leibler
minimization</part-title>. In <name><surname>Krause</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Brunskill</surname><given-names>E</given-names></name>, <name><surname>Cho</surname><given-names>K</given-names></name>, <name><surname>Engelhardt</surname><given-names>B</given-names></name>, <name><surname>Sabato</surname><given-names>S</given-names></name>, and <name><surname>Scarlett</surname><given-names>J</given-names></name>, editors, <source>Proceedings of the 40th International Conference on Machine Learning, volume 202 of Proceedings of Machine Learning Research</source>, pages <fpage>3559</fpage>&#x02013;<lpage>3576</lpage>.
<publisher-name>PMLR</publisher-name>, 23&#x02013;<day>29</day>
<month>Jul</month>
<year>2023</year>. URL <ext-link xlink:href="https://proceedings.mlr.press/v202/cao23b.html" ext-link-type="uri">https://proceedings.mlr.press/v202/cao23b.html</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R11"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Carter</surname><given-names>C</given-names></name> and <name><surname>Kohn</surname><given-names>R</given-names></name>. <article-title>On Gibbs Sampling for State Space
Models</article-title>. <source>Biometrika</source>,
<year>1994</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R12"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Chan</surname><given-names>KY</given-names></name> and <name><surname>Vitevitch</surname><given-names>MS</given-names></name>. <article-title>The influence of the phonological neighborhood
clustering coefficient on spoken word recognition</article-title>.
<source>Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance</source>,
<volume>35</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>1934</fpage>,
<year>2009</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">19968444</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R13"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Chan-Golston</surname><given-names>AM</given-names></name>, <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>, and <name><surname>Handcock</surname><given-names>MS</given-names></name>. <article-title>Bayesian inference for finite populations under spatial
process settings</article-title>. <source>Environmetrics</source>,
<volume>31</volume>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R14"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Conti</surname><given-names>S</given-names></name> and <name><surname>O&#x02019;Hagan</surname><given-names>A</given-names></name>. <article-title>Bayesian emulation of complex multi-output and dynamic
computer models</article-title>. <source>Journal of Statistical Planning and Inference</source>,
<volume>140</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>640</fpage>&#x02013;<lpage>651</lpage>,
<year>2010</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R15"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Cressie</surname><given-names>N</given-names></name> and <name><surname>Johannesson</surname><given-names>G</given-names></name>. <article-title>Fixed rank kriging for very large spatial data
sets</article-title>. <source>Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Statistical Methodology)</source>,
<volume>70</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>209</fpage>&#x02013;<lpage>226</lpage>,
<year>2008</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1467-9868.2007.00633.x</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://rss.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1467-9868.2007.00633.x" ext-link-type="uri">https://rss.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1467-9868.2007.00633.x</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R16"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Datta</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Finley</surname><given-names>AO</given-names></name>, and <name><surname>Gelfand</surname><given-names>AE</given-names></name>. <article-title>Hierarchical nearest-neighbor Gaussian process models
for large geostatistical datasets</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>,
<volume>111</volume>(<issue>514</issue>):<fpage>800</fpage>&#x02013;<lpage>812</lpage>,
<year>2016a</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/01621459.2015.1044091</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1080/01621459.2015.1044091" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1080/01621459.2015.1044091</ext-link>.<pub-id pub-id-type="pmid">29720777</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R17"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Datta</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Finley</surname><given-names>AO</given-names></name>, <name><surname>Hamm</surname><given-names>NAS</given-names></name>, and <name><surname>Schaap</surname><given-names>M</given-names></name>. <article-title>Nonseparable dynamic nearest neighbor Gaussian process
models for large spatio-temporal data with an application to particulate
matter analysis</article-title>. <source>The Annals of Applied Statistics</source>,
<volume>10</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>1286</fpage> &#x02013;
<lpage>1316</lpage>, <year>2016b</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">29657659</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R18"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Dey</surname><given-names>D</given-names></name>, <name><surname>Datta</surname><given-names>A</given-names></name>, and <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>Graphical Gaussian process models for highly
multivariate spatial data</article-title>. <source>Biometrika</source>,
<volume>109</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>993</fpage>&#x02013;<lpage>1014</lpage>,
<year>2022</year>. ISSN 1464&#x02013;3510. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/biomet/asab061</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1093/biomet/asab061" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1093/biomet/asab061</ext-link>.<pub-id pub-id-type="pmid">36643962</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R19"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Eddelbuettel</surname><given-names>D</given-names></name> and <name><surname>Fran&#x000e7;ois</surname><given-names>R</given-names></name>. <article-title>Rcpp: Seamless R and C++ integration</article-title>.
<source>Journal of Statistical Software</source>,
<year>2011</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R20"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Eleftheriadis</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Nicholson</surname><given-names>T</given-names></name>, <name><surname>Deisenroth</surname><given-names>M</given-names></name>, and <name><surname>Hensman</surname><given-names>J</given-names></name>. <article-title>Identification of Gaussian process state space
models</article-title>. <source>Advances in neural information processing systems</source>, <volume>30</volume>, <year>2017</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R21"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Fang</surname><given-names>K-T</given-names></name>, <name><surname>Li</surname><given-names>R</given-names></name>, and <name><surname>Sudjianto</surname><given-names>A</given-names></name>. <source>Design and Modeling for Computer Experiments</source>.
<publisher-name>Chapman and Hall/CRC</publisher-name>, <month>oct</month>
<year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R22"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Farah</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Birrell</surname><given-names>P</given-names></name>, <name><surname>Conti</surname><given-names>S</given-names></name>, and <name><surname>Angelis</surname><given-names>DD</given-names></name>. <article-title>Bayesian emulation and calibration of a dynamic epidemic
model for a/h1n1 influenza</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>,
<volume>109</volume>(<issue>508</issue>):<fpage>1398</fpage>&#x02013;<lpage>1411</lpage>,
<year>2014</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R23"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Finley</surname><given-names>AO</given-names></name>, <name><surname>Datta</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Cook</surname><given-names>BC</given-names></name>, <name><surname>Morton</surname><given-names>DC</given-names></name>, <name><surname>Andersen</surname><given-names>HE</given-names></name>, and <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>Efficient algorithms for Bayesian Nearest Neighbor
Gaussian Processes</article-title>. <source>Journal of Computational and Graphical Statistics</source>,
<volume>28</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>401</fpage>&#x02013;<lpage>414</lpage>,
<year>2019</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">31543693</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R24"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Fr&#x000fc;hwirth-Schnatter</surname><given-names>S</given-names></name>. <source>Finite Mixture and Markov Switching Models</source>.
<publisher-name>Springer New York</publisher-name>,
<year>2006</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R25"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Gamerman</surname><given-names>D</given-names></name> and <name><surname>Lopes</surname><given-names>HF</given-names></name>. <part-title>Markov chain Monte Carlo</part-title>.
<source>Chapman &#x00026; Hall/CRC Texts in Statistical Science</source>.
<publisher-name>Chapman &#x00026; Hall/CRC</publisher-name>,
<publisher-loc>Philadelphia, PA</publisher-loc>, <edition>2</edition>
edition, <month>May</month>
<year>2006</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R26"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gamerman</surname><given-names>D</given-names></name>, <name><surname>dos Santos</surname><given-names>TR</given-names></name>, and <name><surname>Franco</surname><given-names>GC</given-names></name>. <article-title>A non-Gaussian family of state-space models with exact
marginal likelihood</article-title>. <source>Journal of Time Series Analysis</source>,
<volume>34</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>625</fpage>&#x02013;<lpage>645</lpage>,
<year>2013</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R27"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gel</surname><given-names>Y</given-names></name>, <name><surname>Raftery</surname><given-names>AE</given-names></name>, and <name><surname>Gneiting</surname><given-names>T</given-names></name>. <article-title>Calibrated probabilistic mesoscale weather field
forecasting</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>,
<volume>99</volume>(<issue>467</issue>):<fpage>575</fpage>&#x02013;<lpage>583</lpage>,
<year>2004</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1198/016214504000000872</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1198/016214504000000872" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1198/016214504000000872</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R28"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gelfand</surname><given-names>AE</given-names></name> and <name><surname>Ghosh</surname><given-names>SK</given-names></name>. <article-title>Model Choice: A Minimum Posterior Predictive Loss
Approach</article-title>. <source>Biometrika</source>,
<volume>85</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>11</lpage>,
<month>June</month>
<year>1998</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R29"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gramacy</surname><given-names>RB</given-names></name> and <name><surname>Apley</surname><given-names>DW</given-names></name>. <article-title>Local Gaussian process approximation for large computer
experiments</article-title>. <source>Journal of Computational and Graphical Statistics</source>,
<volume>24</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>561</fpage>&#x02013;<lpage>578</lpage>,
<year>2015</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10618600.2014.914442</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1080/10618600.2014.914442" ext-link-type="uri">http://dx.doi.org/10.1080/10618600.2014.914442</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R30"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gramacy</surname><given-names>RB</given-names></name> and <name><surname>Lee</surname><given-names>HKH</given-names></name>. <article-title>Bayesian treed Gaussian process models with an
application to computer modeling</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>, <volume>103</volume>
(<issue>483</issue>):<fpage>1119</fpage>&#x02013;<lpage>1130</lpage>,
<year>2008</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R31"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Gu</surname><given-names>M</given-names></name>. <source>Robustcalibration: Robust calibration of computer models in r</source>. <publisher-name>arXiv preprint
arXiv:2201.01476</publisher-name>, <year>2022</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R32"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gu</surname><given-names>M</given-names></name> and <name><surname>Berger</surname><given-names>JO</given-names></name>. <article-title>Parallel partial Gaussian process emulation for computer
models with massive output</article-title>. <source>The Annals of Applied Statistics</source>, pages <fpage>1317</fpage>&#x02013;<lpage>1347</lpage>,
<year>2016</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R33"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gu</surname><given-names>M</given-names></name> and <name><surname>Li</surname><given-names>H</given-names></name>. <article-title>Gaussian orthogonal latent factor processes for large
incomplete matrices of correlated data</article-title>. <source>Bayesian Analysis</source>,
<volume>17</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>1219</fpage>&#x02013;<lpage>1244</lpage>,
<year>2022</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R34"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gu</surname><given-names>M</given-names></name> and <name><surname>Shen</surname><given-names>W</given-names></name>. <article-title>Generalized probabilistic principal component analysis
of correlated data</article-title>. <source>Journal of Machine Learning Research</source>,
<volume>21</volume>(<issue>13</issue>):<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>41</lpage>,
<year>2020</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">34305477</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R35"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gu</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Palomo</surname><given-names>J</given-names></name>, and <name><surname>Berger</surname><given-names>JO</given-names></name>. <article-title>Robustgasp: Robust Gaussian stochastic process emulation
in r</article-title>. <source>R Journal</source>,
<volume>11</volume>(<issue>1</issue>), <year>2019</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R36"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Guhaniyogi</surname><given-names>R</given-names></name> and <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>Meta-kriging: Scalable Bayesian modeling and inference
for massive spatial datasets</article-title>.
<source>Technometrics</source>,
<volume>60</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>430</fpage>&#x02013;<lpage>444</lpage>,
<year>2018</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">31007296</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R37"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Guhaniyogi</surname><given-names>R</given-names></name>, <name><surname>Li</surname><given-names>C</given-names></name>, <name><surname>Savitsky</surname><given-names>TD</given-names></name>, and <name><surname>Srivastava</surname><given-names>S</given-names></name>. <source>A divide-and-conquer Bayesian approach to large-scale kriging</source>. <publisher-name>arXiv preprint
arXiv:1712.09767</publisher-name>, <year>2017</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R38"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Gupta</surname><given-names>AK</given-names></name> and <name><surname>Nagar</surname><given-names>DK</given-names></name>. <source>Matrix variate distributions</source>. <publisher-name>CRC
Press</publisher-name>, <year>1999</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R39"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Haylock</surname><given-names>R</given-names></name> and <name><surname>O&#x02019;Hagan</surname><given-names>A</given-names></name>. <source>Bayesian Statistics</source>, volume <volume>5</volume>.
<publisher-name>Oxford University Press</publisher-name>, <publisher-loc>New
York</publisher-loc>, <year>1996</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R40"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Heaton</surname><given-names>MJ</given-names></name>, <name><surname>Datta</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Finley</surname><given-names>AO</given-names></name>, <name><surname>Furrer</surname><given-names>R</given-names></name>, <name><surname>Guinness</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Guhaniyogi</surname><given-names>R</given-names></name>, <name><surname>Gerber</surname><given-names>F</given-names></name>, <name><surname>Gramacy</surname><given-names>RB</given-names></name>, <name><surname>Hammerling</surname><given-names>DM</given-names></name>, <name><surname>Katzfuss</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Lindgren</surname><given-names>F</given-names></name>, <name><surname>Nychka</surname><given-names>DW</given-names></name>, <name><surname>Sun</surname><given-names>F</given-names></name>, and <name><surname>Zammit-Mangion</surname><given-names>A</given-names></name>. <article-title>A case study competition among methods for analyzing
large spatial data</article-title>. <source>Journal of Agricultural, Biological, and Environmental Statistics</source>,
<volume>24</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>398</fpage>&#x02013;<lpage>425</lpage>,
<year>2019</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">31496633</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R41"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Hewitt</surname><given-names>CG</given-names></name>. <article-title>Conservation of wild life in canada</article-title>.
<source>Nature</source>,
<volume>99</volume>:<fpage>246</fpage>&#x02013;<lpage>247</lpage>,
<year>1917</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R42"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Higdon</surname><given-names>D</given-names></name>, <name><surname>Kennedy</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Cavendish</surname><given-names>JC</given-names></name>, <name><surname>Cafeo</surname><given-names>JA</given-names></name>, and <name><surname>Ryne</surname><given-names>RD</given-names></name>. <article-title>Combining fielddata and computer simulations for
calibration and prediction</article-title>. <source>SIAM Journal on Scientific Computing</source>,
<volume>26</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>448</fpage>&#x02013;<lpage>466</lpage>,
<year>2004</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R43"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Higdon</surname><given-names>D</given-names></name>, <name><surname>Gattiker</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Williams</surname><given-names>B</given-names></name>, and <name><surname>Rightley</surname><given-names>M</given-names></name>. <article-title>Computer model calibration using high-dimensional
output</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>, <volume>103</volume>(<issue>482</issue>):
<fpage>570</fpage>&#x02013;<lpage>583</lpage>,
<year>2008</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R44"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Hirt</surname><given-names>M</given-names></name> and <name><surname>Dellaportas</surname><given-names>P</given-names></name>. <part-title>Scalable Bayesian learning for state space models using
variational inference with smc samplers</part-title>. In <source>The 22nd International Conference on Artificial Intelligence and Statistics</source>,
pages <fpage>76</fpage>&#x02013;<lpage>86</lpage>.
<publisher-name>PMLR</publisher-name>, <year>2019</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R45"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Kang</surname><given-names>X</given-names></name> and <name><surname>Deng</surname><given-names>X</given-names></name>. <article-title>Design and analysis of computer experiments with
quantitative and qualitative inputs: A selective review</article-title>.
<source>WIREs Data Mining and Knowledge Discovery</source>,
<volume>10</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>e1358</fpage>,
<year>2020</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/widm.1358</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/widm.1358" ext-link-type="uri">https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/widm.1358</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R46"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Katzfuss</surname><given-names>M</given-names></name>. <article-title>A multi-resolution approximation for massive spatial
datasets</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>,
<volume>112</volume>:<fpage>201</fpage>&#x02013;<lpage>214</lpage>,
<year>2017</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/01621459.2015.1123632</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1080/01621459.2015.1123632" ext-link-type="uri">http://dx.doi.org/10.1080/01621459.2015.1123632</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R47"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Katzfuss</surname><given-names>M</given-names></name> and <name><surname>Guinness</surname><given-names>J</given-names></name>. <article-title>A general framework for Vecchia approximations of
Gaussian processes</article-title>. <source>Statistical Science</source>,
<volume>36</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>124</fpage>&#x02013;<lpage>141</lpage>,
<year>2021</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/19-STS755</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1214/19-STS755" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1214/19-STS755</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R48"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Keeling</surname><given-names>MJ</given-names></name> and <name><surname>Rohani</surname><given-names>P</given-names></name>. <source>Modeling Infectious Diseases in Humans and Animals</source>.
<publisher-name>Princeton University Press</publisher-name>,
<year>2008</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R49"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Kennedy</surname><given-names>MC</given-names></name> and <name><surname>O&#x02019;Hagan</surname><given-names>A</given-names></name>. <article-title>Bayesian calibration of computer models</article-title>.
<source>Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Statistical Methodology)</source>,
<volume>63</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>425</fpage>&#x02013;<lpage>464</lpage>,
<year>2001</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R50"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Krock</surname><given-names>ML</given-names></name>, <name><surname>Kleiber</surname><given-names>W</given-names></name>, <name><surname>Hammerling</surname><given-names>D</given-names></name>, and <name><surname>Becker</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>Modeling massive highly multivariate nonstationary
spatial data with the basis graphical lasso</article-title>. <source>Journal of Computational and Graphical Statistics</source>,
<volume>0</volume>(<issue>0</issue>):<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>16</lpage>,
<year>2023</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10618600.2023.2174126</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1080/10618600.2023.2174126" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1080/10618600.2023.2174126</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R51"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Liu</surname><given-names>F</given-names></name> and <name><surname>West</surname><given-names>M</given-names></name>. <article-title>A Dynamic Modelling Strategy for Bayesian Computer Model
Emulation</article-title>. <source>Bayesian Analysis</source>,
<volume>4</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>393</fpage>&#x02013;<lpage>412</lpage>,
<year>2009</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R52"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Merrill</surname><given-names>E</given-names></name>, <name><surname>Fern</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Fern</surname><given-names>X</given-names></name>, and <name><surname>Dolatnia</surname><given-names>N</given-names></name>. <article-title>An empirical study of Bayesian optimization: acquisition
versus partition</article-title>. <source>The Journal of Machine Learning Research</source>,
<volume>22</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>200</fpage>&#x02013;<lpage>224</lpage>,
<year>2021</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R53"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Noble</surname><given-names>JV</given-names></name>. <article-title>Geographic and temporal development of
plagues</article-title>. <source>Nature</source>,
<volume>250</volume>(<issue>5469</issue>):<fpage>726</fpage>&#x02013;<lpage>729</lpage>,
<year>1974</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">4606583</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R54"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Nychka</surname><given-names>D</given-names></name>, <name><surname>Bandyopadhyay</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Hammerling</surname><given-names>D</given-names></name>, <name><surname>Lindgren</surname><given-names>F</given-names></name>, and <name><surname>Sain</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>A multiresolution Gaussian process model for the
analysis of large spatial datasets</article-title>. <source>Journal of Computational and Graphical Statistics</source>,
<volume>24</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>579</fpage>&#x02013;<lpage>599</lpage>,
<year>2015</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R55"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Oakley</surname><given-names>JE</given-names></name> and <name><surname>O&#x02019;Hagan</surname><given-names>A</given-names></name>. <article-title>Probabilistic sensitivity analysis of complex models: a
Bayesian approach</article-title>. <source>Journal of the Royal Statistical Society Series B: Statistical Methodology</source>,
<volume>66</volume>(<issue>3</issue>):
<fpage>751</fpage>&#x02013;<lpage>769</lpage>,
<year>2004</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R56"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>O&#x02019;Hagan</surname><given-names>A</given-names></name>. <source>Bayesian Statistics</source>, volume <volume>4</volume>.
<publisher-name>Oxford University Press</publisher-name>, <publisher-loc>New
York</publisher-loc>, <year>1992</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R57"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Pan</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Zhang</surname><given-names>L</given-names></name>, <name><surname>Bradley</surname><given-names>JR</given-names></name>, and <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <source>Bayesian inference for spatial-temporal non-Gaussian data using predictive stacking</source>, <year>2024</year>. URL <ext-link xlink:href="https://arxiv.org/abs/2406.04655" ext-link-type="uri">https://arxiv.org/abs/2406.04655</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R58"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Peruzzi</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>, and <name><surname>Finley</surname><given-names>A</given-names></name>. <article-title>Highly Scalable Bayesian Geostatistical Modeling via
Meshed Gaussian Processes on Partitioned Domains</article-title>.
<source>Journal of the American Statistical Association</source>,
<volume>117</volume>(<issue>538</issue>):<fpage>969</fpage>&#x02013;<lpage>982</lpage>,
<year>2022</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">35935897</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R59"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Petris</surname><given-names>G</given-names></name>, <name><surname>Petrone</surname><given-names>S</given-names></name>, and <name><surname>Campagnoli</surname><given-names>P</given-names></name>. <source>Dynamic Linear Models with R</source>.
<publisher-name>Springer</publisher-name>
<publisher-loc>New York</publisher-loc>, <year>2009</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R60"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Poole</surname><given-names>D</given-names></name> and <name><surname>Raftery</surname><given-names>AE</given-names></name>. <article-title>Inference for deterministic simulation models: the
Bayesian melding approach</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>,
<volume>95</volume>(<issue>452</issue>):<fpage>1244</fpage>&#x02013;<lpage>1255</lpage>,
<year>2000</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R61"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Presicce</surname><given-names>L</given-names></name> and <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <source>Bayesian transfer learning for artificially intelligent geospatial systems: A predictive stacking approach</source>.
<publisher-name>arXiv preprint arXiv:2410.09504</publisher-name>,
<year>2024</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R62"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Quinonero-Candela</surname><given-names>J</given-names></name> and <name><surname>Rasmussen</surname><given-names>CE</given-names></name>. <article-title>A unifying view of sparse approximate Gaussian process
regression</article-title>. <source>The Journal of Machine Learning Research</source>,
<volume>6</volume>:<fpage>1939</fpage>&#x02013;<lpage>1959</lpage>,
<year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R63"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Radev</surname><given-names>ST</given-names></name>, <name><surname>Mertens</surname><given-names>UK</given-names></name>, <name><surname>Voss</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Ardizzone</surname><given-names>L</given-names></name>, and <name><surname>K&#x000f6;the</surname><given-names>U</given-names></name>. <article-title>Bayesflow: Learning complex stochastic models with
invertible neural networks</article-title>. <source>IEEE Tranacttions on Neural Networks ad Learning Systems</source>,
<volume>33</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>1452</fpage>&#x02013;<lpage>1466</lpage>,
<year>2022</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R64"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Rasmussen</surname><given-names>CE</given-names></name> and <name><surname>Williams</surname><given-names>CKI</given-names></name>. <source>Gaussian Processes for Machine Learning (Adaptive Computation and Machine Learning)</source>. <publisher-name>The MIT
Press</publisher-name>, <year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R65"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Rauch</surname><given-names>HE</given-names></name>, <name><surname>Tung</surname><given-names>F</given-names></name>, and <name><surname>Striebel</surname><given-names>CT</given-names></name>. <article-title>Maximum likelihood estimates of linear dynamic
systems</article-title>. <source>AIAA journal</source>,
<volume>3</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>1445</fpage>&#x02013;<lpage>1450</lpage>,
<year>1965</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R66"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Ren</surname><given-names>Q</given-names></name> and <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>Hierarchical factor models for large spatially
misaligned data: A low-rank predictive process approach</article-title>.
<source>Biometrics</source>,
<volume>69</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>19</fpage>&#x02013;<lpage>30</lpage>,
<year>2013</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1541-0420.2012.01832.x</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1541-0420.2012.01832.x" ext-link-type="uri">https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1541-0420.2012.01832.x</ext-link>.<pub-id pub-id-type="pmid">23379832</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R67"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Ren</surname><given-names>Q</given-names></name>, <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Finley</surname><given-names>AO</given-names></name>, and <name><surname>Hodges</surname><given-names>JS</given-names></name>. <article-title>Variational Bayesian methods for spatial data
analysis</article-title>. <source>Computational Statistics &#x00026; Data Analysis</source>,
<volume>55</volume>(<issue>12</issue>):<fpage>3197</fpage>&#x02013;<lpage>3217</lpage>,
<year>2011</year>. ISSN 0167&#x02013;9473. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.csda.2011.05.021</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167947311002003" ext-link-type="uri">https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167947311002003</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R68"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Robert</surname><given-names>C</given-names></name> and <name><surname>Casella</surname><given-names>G</given-names></name>. <part-title>Monte Carlo statistical methods</part-title>.
<source>Springer Texts in Statistics</source>.
<publisher-name>Springer</publisher-name>, <publisher-loc>New York,
NY</publisher-loc>, <edition>2</edition> edition, <month>Jul</month>
<year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R69"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Rue</surname><given-names>H</given-names></name>, <name><surname>Martino</surname><given-names>S</given-names></name>, and <name><surname>Chopin</surname><given-names>N</given-names></name>. <article-title>Approximate Bayesian inference for latent Gaussian
models by using integrated nested Laplace approximations</article-title>.
<source>Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Statistical Methodology)</source>,
<volume>71</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>319</fpage>&#x02013;<lpage>392</lpage>,
<year>2009</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R70"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Sacks</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Welch</surname><given-names>WJ</given-names></name>, <name><surname>Mitchell</surname><given-names>TJ</given-names></name>, and <name><surname>Wynn</surname><given-names>HP</given-names></name>. <article-title>Design and Analysis of Computer
Experiments</article-title>. <source>Statistical Science</source>,
<volume>4</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>409</fpage> &#x02013;
<lpage>423</lpage>, <year>1989</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/ss/1177012413</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1214/ss/1177012413" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1214/ss/1177012413</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R71"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Sainsbury-Dale</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Zammit-Mangion</surname><given-names>A</given-names></name>, and <name><surname>Huser</surname><given-names>R</given-names></name>. <article-title>Likelihood-free parameter estimation with neural bayes
estimators</article-title>. <source>The American Statistician</source>,
<volume>78</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>14</lpage>,
<year>2024</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R72"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Santner</surname><given-names>TJ</given-names></name>, <name><surname>Williams</surname><given-names>BJ</given-names></name>, and <name><surname>Notz</surname><given-names>WI</given-names></name>. <part-title>The design and analysis of computer experiments the
design and analysis of computer experiments</part-title>.
<source>Springer series in statistics</source>.
<publisher-name>Springer</publisher-name>, <publisher-loc>New York,
NY</publisher-loc>, <edition>2</edition> edition, <month>Jan</month>.
<year>2019</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R73"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>S&#x000e4;rkk&#x000e4;</surname><given-names>S</given-names></name> and <name><surname>Svensson</surname><given-names>L</given-names></name>. <source>Bayesian filtering and smoothing</source>, volume
<volume>17</volume>. <publisher-name>Cambridge university
press</publisher-name>, <year>2013</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R74"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Sauer</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Cooper</surname><given-names>A</given-names></name>, and <name><surname>Gramacy</surname><given-names>RB</given-names></name>. <article-title>Vecchia-approximated deep Gaussian processes for
computer experiments</article-title>. <source>Journal of Computational and Graphical Statistics</source>,
<volume>32</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>824</fpage>&#x02013;<lpage>837</lpage>,
<year>2023a</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10618600.2022.2129662</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1080/10618600.2022.2129662" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1080/10618600.2022.2129662</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R75"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Sauer</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Gramacy</surname><given-names>RB</given-names></name>, and <name><surname>Higdon</surname><given-names>D</given-names></name>. <article-title>Active learning for deep Gaussian process
surrogates</article-title>. <source>Technometrics</source>,
<volume>65</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>4</fpage>&#x02013;<lpage>18</lpage>,
<year>2023b</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00401706.2021.2008505</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1080/00401706.2021.2008505" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1080/00401706.2021.2008505</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R76"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Siew</surname><given-names>C</given-names></name>. <article-title>spreadr: An R package to simulate spreading activation
in a network</article-title>. <source>Behavior Research Methods</source>,
<year>2019</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R77"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Snelson</surname><given-names>E</given-names></name> and <name><surname>Ghahramani</surname><given-names>Z</given-names></name>. <article-title>Sparse Gaussian processes using
pseudo-inputs</article-title>. <source>Advances in neural information processing systems</source>, <volume>18</volume>,
<year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R78"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Soetaert</surname><given-names>K</given-names></name>, <name><surname>Petzoldt</surname><given-names>T</given-names></name>, and <name><surname>Setzer</surname><given-names>RW</given-names></name>. <article-title>Solving di erential equations in r: Package
desolve</article-title>. <source>Journal of Statistical Software</source>,
<volume>33</volume>(<issue>9</issue>), <year>2010</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R79"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Stroud</surname><given-names>JR</given-names></name>, <name><surname>Stein</surname><given-names>ML</given-names></name>, <name><surname>Barry</surname><given-names>DJS</given-names></name>, <name><surname>Lesht</surname><given-names>M</given-names></name>, and <name><surname>Beletsky</surname><given-names>D</given-names></name>. <article-title>An ensemble kalman filter and smoother for satellite
data assimilation</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>,
<volume>105</volume>(<issue>491</issue>):<fpage>978</fpage>&#x02013;<lpage>990</lpage>,
<year>2010</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1198/jasa.2010.ap07636</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1198/jasa.2010.ap07636" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1198/jasa.2010.ap07636</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R80"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Turner</surname><given-names>R</given-names></name>, <name><surname>Deisenroth</surname><given-names>M</given-names></name>, and <name><surname>Rasmussen</surname><given-names>C</given-names></name>. <part-title>State-Space Inference and Learning with Gaussian
Processes</part-title>. In <name><surname>Teh</surname><given-names>YW</given-names></name> and <name><surname>Titterington</surname><given-names>M</given-names></name>, editors, <source>Proceedings of the Thirteenth International Conference on Artificial Intelligence and Statistics</source>,
<publisher-name>Proceedings of Machine Learning Research</publisher-name>,
<year>2010</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R81"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Vega Yon</surname><given-names>G</given-names></name> and <name><surname>Valente</surname><given-names>T</given-names></name>. <article-title>netdiffuser: Analysis of diffusion and contagion
processes on networks</article-title>. <source>R package version</source>,
<volume>1</volume>(<issue>3</issue>), <fpage>2021</fpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R82"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Vehtari</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Gelman</surname><given-names>A</given-names></name>, and <name><surname>Gabry</surname><given-names>J</given-names></name>. <article-title>Practical Bayesian model evaluation using leave-one-out
cross-validation and WAIC</article-title>. <source>Statistical Computing</source>,
<volume>27</volume>:<fpage>1413</fpage>&#x02013;<lpage>1432</lpage>,
<year>2017</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R83"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Venkitaraman</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Chatterjee</surname><given-names>S</given-names></name>, and <name><surname>Handel</surname><given-names>P</given-names></name>. <part-title>Gaussian processes over graphs</part-title>. In
<source>ICASSP 2020&#x02013;2020 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)</source>, pages
<fpage>5640</fpage>&#x02013;<lpage>5644</lpage>.
<publisher-name>IEEE</publisher-name>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R84"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Vitevitch</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Ercal</surname><given-names>G</given-names></name>, and <name><surname>Adagarla</surname><given-names>B</given-names></name>. <article-title>Simulating Retrieval from a Highly Clustered Network:
Implications for Spoken Word Recognition</article-title>. <source>Frontiers in psychology</source>, <year>2011</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R85"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Wang</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Cockayne</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Chkrebtii</surname><given-names>O</given-names></name>, <name><surname>Sullivan</surname><given-names>T</given-names></name>, and <name><surname>Oates</surname><given-names>C</given-names></name>. <article-title>Bayesian numerical methods for nonlinear partial
differential equations</article-title>. <source>Statistics and Computing</source>, <year>2021</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R86"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Watts</surname><given-names>DJ</given-names></name> and <name><surname>Strogatz</surname><given-names>SH</given-names></name>. <article-title>Collective dynamics of
&#x02018;small-world&#x02019;networks</article-title>.
<source>Nature</source>, <volume>393</volume>
(<issue>6684</issue>):<fpage>440</fpage>&#x02013;<lpage>442</lpage>,
<year>1998</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">9623998</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R87"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Welch</surname><given-names>WJ</given-names></name>, <name><surname>Buck</surname><given-names>RJ</given-names></name>, <name><surname>Sacks</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Wynn</surname><given-names>HP</given-names></name>, <name><surname>Mitchell</surname><given-names>TJ</given-names></name>, and <name><surname>Morris</surname><given-names>MD</given-names></name>. <article-title>Screening, predicting, and computer
experiments</article-title>. <source>Technometrics</source>,
<volume>34</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>15</fpage>&#x02013;<lpage>25</lpage>,
<year>1992</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R88"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>West</surname><given-names>M</given-names></name> and <name><surname>Harrison</surname><given-names>J</given-names></name>. <source>Bayesian Forecasting and Dynamic Models</source>
(<edition>2nd</edition> Ed.).
<publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>,
<year>1997</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R89"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>West</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Harrison</surname><given-names>PJ</given-names></name>, and <name><surname>Migon</surname><given-names>HS</given-names></name>. <article-title>Dynamic generalized linear models and Bayesian
forecasting</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>,
<volume>80</volume>(<issue>389</issue>):<fpage>73</fpage>&#x02013;<lpage>83</lpage>,
<year>1985</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R90"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Wikle</surname><given-names>CK</given-names></name>. <article-title>Hierarchical Bayesian models for predicting the spread
of ecological processes</article-title>. <source>Ecology</source>,
<volume>84</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>1382</fpage>&#x02013;<lpage>1394</lpage>,
<year>2003</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R91"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Wikle</surname><given-names>CK</given-names></name>. <part-title>Low-rank representations for spatial
processes</part-title>. <source>Handbook of Spatial Statistics</source>,
pages <fpage>107</fpage>&#x02013;<lpage>118</lpage>, <year>2010</year>. <name><surname>Gelfand</surname><given-names>AE</given-names></name>, <name><surname>Diggle</surname><given-names>P</given-names></name>, <name><surname>Fuentes</surname><given-names>M</given-names></name>. and <name><surname>Guttorp</surname><given-names>P</given-names></name>, editors, <publisher-name>Chapman and Hall/CRC</publisher-name>, pp.
107&#x02013;118.</mixed-citation></ref><ref id="R92"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Wikle</surname><given-names>CK</given-names></name> and <name><surname>Berliner</surname><given-names>LM</given-names></name>. <article-title>A Bayesian tutorial for data
assimilation</article-title>. <source>Physica D: Nonlinear Phenomena</source>,
<volume>230</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>16</lpage>,
<year>2007</year>. ISSN 0167&#x02013;2789. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physd.2006.09.017</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016727890600354X" ext-link-type="uri">https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016727890600354X</ext-link>.
Data Assimilation.</mixed-citation></ref><ref id="R93"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Wikle</surname><given-names>CK</given-names></name> and <name><surname>Hooten</surname><given-names>MB</given-names></name>. <article-title>A general science-based framework for dynamical
spatiotemporal models</article-title>. <source>TEST</source>,
<volume>19</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>417</fpage>&#x02013;<lpage>451</lpage>,
<month>Nov</month>
<year>2010</year>. ISSN 1863&#x02013;8260. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11749-010-0209-z</pub-id>. URL <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11749-010-0209-z" ext-link-type="uri">https://doi.org/10.1007/s11749-010-0209-z</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R94"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Wilson</surname><given-names>A</given-names></name> and <name><surname>Nickisch</surname><given-names>H</given-names></name>. <part-title>Kernel interpolation for scalable structured Gaussian
processes (kiss-gp)</part-title>. In <source>International conference on machine learning</source>, pages
<fpage>1775</fpage>&#x02013;<lpage>1784</lpage>.
<publisher-name>PMLR</publisher-name>, <year>2015</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R95"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Zammit-Mangion</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Sainsbury-Dale</surname><given-names>M</given-names></name>, and <name><surname>Huser</surname><given-names>R</given-names></name>. <article-title>Neural methods for amortized inference</article-title>.
<source>Annual Review of Statistics and Its Application</source>,
<volume>12</volume>, <fpage>2024</fpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R96"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Zhang</surname><given-names>L</given-names></name> and <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>Spatial factor modeling: A Bayesian matrix-normal
approach for misaligned data</article-title>. <source>Biometrics</source>,
<volume>78</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>560</fpage>&#x02013;<lpage>573</lpage>,
<month>June</month>
<year>2022</year>.<pub-id pub-id-type="pmid">33704776</pub-id>
</mixed-citation></ref><ref id="R97"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Zhang</surname><given-names>L</given-names></name>, <name><surname>Datta</surname><given-names>A</given-names></name>, and <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>Practical Bayesian modeling and inference for massive
spatial data sets on modest computing environments</article-title>.
<source>Statistical Analysis and Data Mining: The ASA Data Science Journal</source>,
<volume>12</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>197</fpage>&#x02013;<lpage>209</lpage>,
<year>2019</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R98"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Zhang</surname><given-names>L</given-names></name>, <name><surname>Tang</surname><given-names>W</given-names></name>, and <name><surname>Banerjee</surname><given-names>S</given-names></name>. <source>Bayesian geostatistics using predictive stacking</source>.
<publisher-name>arXiv:2304.12414v2</publisher-name>, <year>2024</year>. URL
<ext-link xlink:href="https://arxiv.org/abs/2304.12414" ext-link-type="uri">https://arxiv.org/abs/2304.12414</ext-link>.</mixed-citation></ref><ref id="R99"><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Zhang</surname><given-names>T</given-names></name> and <name><surname>Wang</surname><given-names>W</given-names></name>. <article-title>Existence of traveling wave solutions for influenza
model with treatment</article-title>. <source>Journal of Mathematical Analysis and Applications</source>,
<volume>419</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>469</fpage>&#x02013;<lpage>495</lpage>,
<year>2014</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R100"><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Zhu</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Yu</surname><given-names>K</given-names></name>, and <name><surname>Gong</surname><given-names>Y</given-names></name>. <part-title>Predictive matrix-variate t models</part-title>. In <name><surname>Platt</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Koller</surname><given-names>D</given-names></name>, <name><surname>Singer</surname><given-names>Y</given-names></name>, and <name><surname>Roweis</surname><given-names>S</given-names></name>, editors, <source>Advances in Neural Information Processing Systems</source>, volume <volume>20</volume>. <publisher-name>Curran
Associates, Inc.</publisher-name>, <year>2007</year>. URL <ext-link xlink:href="https://proceedings.neurips.cc/paper_files/paper/2007/file/061412e4a03c02f9902576ec55ebbe77-Paper.pdf" ext-link-type="uri">https://proceedings.neurips.cc/paper_files/paper/2007/file/061412e4a03c02f9902576ec55ebbe77-Paper.pdf</ext-link>.</mixed-citation></ref></ref-list></back><floats-group><fig position="float" id="F1"><label>Figure 1:</label><caption><p id="P123">A graphical illustration of the emulation/calibration paradigm. A
statistical model emulates the mechanistic system from experimental runs to
enable efficient calibration based on observed data. We build the emulator and
calibrator modules through a combination of Gaussian and non-Gaussian
state-space methods and Gaussian process regression.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0001" position="float"/></fig><fig position="float" id="F2"><label>Figure 2:</label><caption><p id="P124">The transfer learning scenario. At each time point, a
<inline-formula><mml:math id="M891" display="inline"><mml:mi>&#x003c7;</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix is recorded. Within each
<inline-formula><mml:math id="M892" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, information propagates from subdomains within
the grid <inline-formula><mml:math id="M893" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d49f;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0222a;</mml:mo><mml:mo>&#x022ef;</mml:mo><mml:mo>&#x0222a;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d49f;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, before propagating into subdomains for the
next matrix <inline-formula><mml:math id="M894" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0002" position="float"/></fig><fig position="float" id="F3"><label>Figure 3:</label><caption><p id="P125">Posterior distributions of the variances of the prey (left), the
predator (right), and the correlation between the two populations (center). The
95% credible interval of the correlation is (&#x02212;0.179, &#x02212;0.056),
capturing the negative relation between the (log-transformed) predator and prey
populations.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0003" position="float"/></fig><fig position="float" id="F4"><label>Figure 4:</label><caption><p id="P126">Prey and predator log-populations are plotted against their predicted
values with 95% credible intervals for data corresponding to inputs held out of
the training phase. The top three plots contain the point estimates with their
credible intervals (turquoise) with the ground truth curves in red. The middle
three plots correspond to the log-prey populations and the bottom three
correspond to the log-predator populations. The black diagonal line denotes the
region where the predicted and true values are equal. Each column corresponds to
a distinct value of <inline-formula><mml:math id="M895" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0004" position="float"/></fig><fig position="float" id="F5"><label>Figure 5:</label><caption><p id="P127">WAIC over episode/time for FFBS models with three different variance
structures: inverse-Wishart, inverse-Gamma with spatial correlation matrix
<inline-formula><mml:math id="M896" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M897" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">I</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0005" position="float"/></fig><fig position="float" id="F6"><label>Figure 6:</label><caption><p id="P128">Spatiotemporal dynamics of coupled nonlinear partial differential
equations. Darker colors indicate larger function values. Wave-like dynamics
radiating outwards from the initial seeding locations are apparent.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0006" position="float"/></fig><fig position="float" id="F7"><label>Figure 7:</label><caption><p id="P129">Heatmap comparison of one example of spatiotemporal fields between PDE
solutions and FFBS emulations. The parameters are <inline-formula><mml:math id="M898" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3.549</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.268</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.010</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.143</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M899" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.170</mml:mn></mml:math></inline-formula> at times <inline-formula><mml:math id="M900" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>18,31,43</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The first row presents the space-time fields
generated by the PDE, while the second row estimates the field for some
unobserved inputs held out of the training data.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0007" position="float"/></fig><fig position="float" id="F8"><label>Figure 8:</label><caption><p id="P130">Scatter plot featuring a 95% credible interval that contrasts PDE
solutions and FFBS emulation results corresponding to some unobserved inputs
held out of training data. The red line denotes the region where emulation is
perfect.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0008" position="float"/></fig><fig position="float" id="F9"><label>Figure 9:</label><caption><p id="P131">The simulated trajectories for 50 different parameter values of the
Lotka-Volterra equations (colored splines) along with the ground-truth
log-populations of hares (left) and lynxes (right). The populations of the hares
and lynxes are expressed in the points in each plot.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0009" position="float"/></fig><fig position="float" id="F10"><label>Figure 10:</label><caption><p id="P132">20,000 samples of <inline-formula><mml:math id="M901" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> drawn with the calibrator on real Canadian lynx
and snowshoe hare population data. The black vertical line denotes the median of
the samples, while the dotted lines denote the 2.5th and 97.5th percentiles.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0010" position="float"/></fig><fig position="float" id="F11"><label>Figure 11:</label><caption><p id="P133">Histograms of posterior densities for elements of parameters
<inline-formula><mml:math id="M902" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The red solid line represents the true value,
the black solid line marks the median of the MCMC samples, and the black dotted
lines indicate 95% credible intervals.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0011" position="float"/></fig><fig position="float" id="F12"><label>Figure 12:</label><caption><p id="P134">Heat maps of the spatial field generated by the PDE at
<italic toggle="yes">t</italic> = 3, 12, 21. The first row is generated from the true
<inline-formula><mml:math id="M903" display="inline"><mml:mi>&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, while the second and third rows are generated
from the 2.5% and 97.5% quantiles of posterior samples of
<inline-formula><mml:math id="M904" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x003b7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0012" position="float"/></fig><fig position="float" id="F13"><label>Figure 13:</label><caption><p id="P135">Joint visualization of posterior variability, spatial bias, and field
predictions in calibration models, showing the median (blue dotted line and
scatter points) with 95% credible intervals (light blue bands). Red lines
indicate a perfect match.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0013" position="float"/></fig><fig position="float" id="F14"><label>Figure 14:</label><caption><p id="P136">Individual node dynamics across the network. Each line corresponds to
an activation level for a specific node over time.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0014" position="float"/></fig><fig position="float" id="F15"><label>Figure 15:</label><caption><p id="P137">Network diffusion calibration posteriors. The lower uncertainty in the
hierarchical model indicates pooling of information across node locations, lost
in the heterogeneous model. Posterior mode point estimates are roughly
similar.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2115864-f0015" position="float"/></fig><table-wrap position="float" id="T1"><label>Table 1:</label><caption><p id="P138">The WAIC and its component statistics computed from the PDE emulation
data with different variance structure <bold>&#x003a3;</bold> including
inverse-Wishart,
<italic toggle="yes">&#x003c3;</italic><sup>2</sup><bold><italic toggle="yes">R</italic></bold>, and
<bold><italic toggle="yes">I</italic></bold>.</p></caption><table frame="box" rules="all"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><thead><tr><th align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><th align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x003a3; = inverse-Wishart</th><th align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x003a3; =
<italic toggle="yes">&#x003c3;</italic><sup>2</sup><italic toggle="yes">R</italic></th><th align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x003a3; = <italic toggle="yes">I</italic>
(reference)</th></tr></thead><tbody><tr><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">lppd</td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">77.8 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">55.7 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02212;17.1 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td></tr><tr><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">lppd (analytic computation)</td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">79.3 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">57.1 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02212;16.2 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td></tr><tr><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">
<italic toggle="yes">p</italic>
<sub>WAIC</sub>
</td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">5.2 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">4.7 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3.2 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td></tr><tr><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">WAIC = &#x02212;2(lppd &#x02212;
<italic toggle="yes">p</italic><sub>WAIC</sub>)</td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x02212;145.4 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">101.9 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">40.6 &#x000d7; 10<sup>6</sup></td></tr></tbody></table></table-wrap><table-wrap position="float" id="T2"><label>Table 2:</label><caption><p id="P139">The model comparison with independent replicates. Mirroring the results
from <xref rid="T1" ref-type="table">Table 1</xref>, the inverse-Wishart
<bold>&#x003a3;</bold> has the best fit, followed by <bold>&#x003a3;</bold> =
<italic toggle="yes">&#x003c3;</italic><sup>2</sup><bold><italic toggle="yes">R</italic></bold>, and
then by <bold>&#x003a3;</bold> = <bold><italic toggle="yes">I</italic></bold>.</p></caption><table frame="box" rules="all"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><thead><tr><th align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><th align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x003a3; = inverse-Wishart</th><th align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x003a3; =
<italic toggle="yes">&#x003c3;</italic><sup>2</sup><italic toggle="yes">R</italic></th><th align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">&#x003a3; = <italic toggle="yes">I</italic>
(reference)</th></tr></thead><tbody><tr><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">
<italic toggle="yes">G</italic>
</td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3.0 &#x000d7; 10<sup>4</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3.0 &#x000d7; 10<sup>4</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3.0 &#x000d7; 10<sup>4</sup></td></tr><tr><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">
<italic toggle="yes">P</italic>
</td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1.9 &#x000d7; 10<sup>7</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3.0 &#x000d7; 10<sup>7</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">935.0 &#x000d7; 10<sup>7</sup></td></tr><tr><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1"><italic toggle="yes">D</italic> = <italic toggle="yes">G</italic> +
<italic toggle="yes">P</italic></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1.9 &#x000d7; 10<sup>7</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">3.0 &#x000d7; 10<sup>7</sup></td><td align="center" valign="top" rowspan="1" colspan="1">935.0 &#x000d7; 10<sup>7</sup></td></tr></tbody></table></table-wrap></floats-group></article>