统计推断

〖摘要〗本文提出了一个采用蒙特卡洛方法的新框架，用于从小批量迭代学习的大规模数据集学习。当我们对步长进行退火时，将适量噪声添加到标准随机梯度优化算法中，其结果表明迭代将收敛到来自真实后验分布的样本。优化和贝叶斯后验采样之间的这种无缝过渡提供了针对过拟合的内在保护。我们还提出了一种后验统计量的实用蒙特卡洛估计方法，该方法监视 “采样阈值” 并在超过阈值后收集样本。我们基于自然梯度将该方法应用于高斯、逻辑斯谛回归和独立组份分析的混合模型。 〖原文〗 Welling, M. and Teh, Y.W. (2011) ‘Bayesian learning via stochastic gradient Langevin dynamics’, in Proceedings of the 28th international conference on machine learning (ICML-11), pp. 681–688. 1 引言 近年来，越来越多的超大规模机器学习数据集，范围从互联网流量和网络数据、计算机视觉、自然语言处理到生物信息学。现在，这些大规模数据推动了机器学习的 ...

【摘要】最近有工作使用重要性采样的思路，来确定更紧致的变分似然边界。本文阐明了该想法对纯概率推断的适用性，展示了重要性加权变分推断技术作为一种增强的变分推断方法，能够识别先前工作中的松散性。实验证实了重要性加权变分推断在概率推断方面的实用性。作为另一个成果，本文研究了使用椭圆分布的推断方法，该方法提高了低维准确性和高维收敛性。 【原文】 J Domke and D Sheldon (2018), Importance weighting and variational inference. In Advances in Neural Information Processing Systems. https://arxiv.org/abs/1808.09034 1 问题提出 概率建模通过为不可观测的变量 z\mathbf{z}z 和可观测变量 x\mathbf{x}x 制定联合模型 p(z,x)p(\mathbf{z}, \mathbf{x})p(z,x) 来推断世界，然后查询后验分布 p(z∣x)p(\mathbf{z} \mid \mathbf{x})p(z∣x) 以了 ...

【摘要】概率建模是迭代进行的。一位科学家假设一个简单模型，将其拟合到数据中，根据分析对其进行改进，然后重复。然而，将复杂模型拟合到大数据是其中的一个瓶颈。为新模型推导算法在数学和计算上都具有挑战性，这造成很难有效地循环执行这些步骤。为此，我们开发了自动微分变分推断 (ADVI)。使用我们的方法，科学家只提供一个概率模型和一个数据集，没有别的要求。ADVI 会自动推导出一个有效的变分推断算法，让科学家有时间提炼和探索更多模型。ADVI 不需要共轭假设，能够支持更广泛的模型。我们研究了 101010 个不同模型的 ADVI ，并将其应用于具有数百万个观测值的数据集。ADVI 已经被集成到 Stan 概率编程系统中，可以立即使用。 【原文】Alp Kucukelbir, Dustin Tran, Rajesh Ranganath et al.(2016), Automatic Differentiation Variational Inference. ICLR, 2016. arXiv:1603.00788 1 问题提出 我们开发了一种能够为复杂概率模型自动推导出变分推断算法 ...

〖摘要〗马尔可夫链蒙特卡罗算法通过对分布的局部性探索来模拟复杂的统计分布。这种局部特征虽然不要求使用者了解目标分布性质，但也同时会导致对目标分布更长时间的探索，并且随着问题维度和数据复杂性的增加，对模拟样本数量的要求会也会增加。有几种技术可用于加速蒙特卡罗算法的收敛，无论是在探索层面（如回火、哈密顿蒙特卡罗和部分确定性方法）还是在开发层面（使用 Rao-Blackwellisation 和可扩展方法）。本文是对这些方法进行的一个综述。 〖原文〗 Robert, C.P. et al. (2018) ‘Accelerating MCMC algorithms’, Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics, 10(5), p. e1435. Available at: https://doi.org/10.1002/wics.1435. 1 概述 马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）算法已经使用了近 60 年，在 1990 年代初成为分析贝叶斯复杂模型的参考方法（Gelfand 和 Smith，1990 [41 ...

〖摘要〗设计一个高效的迭代式模拟采样算法可能很困难，但对其进行推断并且监控其收敛性相对容易。本文首先给出了我们推荐的推断策略（遵循 Gelman et al., 2003 的第 11.10 节），并解释了推荐原因；然后用我们最近研究的一个关于 “民意调查数据分层模型拟合” 的案例进行说明。 〖原文〗 Inference from Simulations and Monitoring Convergence, Handbook of Markov Chain Monte Carlo， 2011 1 背景 现实世界的数据分析通常需要在仅给出对某些相关可观测量的序列观测的情况下估计未知量。在贝叶斯框架中，人们通常掌握模型的一些先验知识：不可观测兴趣量的先验分布和似然函数（将可观测量与不可观测量关联）。不可观测值的后验分布可以使用贝叶斯定理计算，这允许人们对未观测到的量进行推断。 在某些情况下，按顺序处理观测结果是很自然的。这些案例是本文重点，例如，不断有新数据实时输入的雷达跟踪或金融估算工具等在线应用，尝试更新之前形成的后验分布，肯定比从头开始重新计算更容易。 如果上述观测数据可 ...

哈密顿蒙特卡洛（ HMC ）采样方法 〖摘要〗快速给出下一个状态的提议值是 MCMC 方法的关键环节。对于状态有限的离散概率质量函数而言，可以采用随机游走的方式选择下一个状态的提议值，然后使用 Metropolis 更新步骤；但对于连续的概率密度函数而言， 随机游走方式显然不利于快速遍历状态空间。哈密顿蒙特卡洛方法利用 Hamilton 动力学的可逆性、能量守恒、体积保持等特性，为构造马氏链提供了一种快速生成提议状态的方法，该方法与 MCMC 中的 Metropolis 更新（或其他更新方法）步骤结合，可以快速生成给定概率分布的样本。 〖原文〗 Radford M. Neal (2011), MCMC Using Hamiltonian Dynamics, Handbook of Markov Chain Monte Carlo. 1 概述 马尔可夫链蒙特卡罗 (MCMC) 起源于 Metropolis 等人 的经典论文 (1953)。它被用于模拟理想化状态下分子系统的状态分布。不久之后，引入了另一种分子模拟方法( Alder 和 Wainwright，1959 年)，其 ...

【摘要】 变分推断已经成为一种广泛使用的方法，用于近似隐变量的复杂后验分布。 然而，传统方法推导出一个变分推断算法需要进行大量的特定模型分析。 这可能会阻碍我们快速开发和探索解决问题的模型。 本文中提出了一种黑盒变分推断算法，该算法可以快速应用于许多模型，几乎不需要额外的推导。我们采用的方法是基于变分目标做随机优化，其中噪声梯度由变分分布的蒙特卡洛样本计算得出，进而避免了对梯度解析形式的推导。考虑到随机优化存在方差变大的问题， 我们同时开发了一些减少梯度方差的方法，并始终保持了避免推导的简易性。 我们将本方法与相应的黑盒采样方法进行对比评估，发现本方法相比于采样方法，能更快达到较好的预测似然。 最后，通过快速构建和评估医疗数据中的几个模型，我们证明了黑盒变分推断法可以轻松探索更为广阔的模型空间。 【原文】Ranganath, R., Gerrish, S., and Blei, D. M. (2014). Black box variational inference. In Artificial Intelligence and Statistics, Vol 37 ...

【摘要】 【原文】R. Johnson and T. Zhang. Accelerating stochastic gradient descent using predictive variance reduction. In NIPS, 2013 #refplus, #refplus li{ padding:0; margin:0; list-style:none; }； document.querySelectorAll(".refplus-num").forEach((ref) => { let refid = ref.firstChild.href.replace(location.origin+location.pathname,''); let refel = document.querySelector(refid); let refnum = refel.dataset.num; ...

【摘 要】 随机变分推断是一种用于近似后验分布的可扩展算法。我们为一般性的概率模型开发了该技术，并且用两个概率主题模型（潜狄利克雷分配和分层狄利克雷过程主题模型）来证明了它的可用性。我们使用随机变分推断分析了几个大型文档集合：来自 Nature 的 30 万篇文章、来自《纽约时报》的 180 万篇文章和来自维基百科的 380 万篇文章。结果表明：随机变分推断可以轻松处理如此大规模的数据集，并且优于只能处理较小数据集的传统变分推断。我们还表明贝叶斯非参数主题模型的表现要优于参数模型。 【原 文】 Hoffman, M., Blei, D. M., Wang, C., & Paisley, J. (2013). Stochastic Variational Inference. arXiv: http://arxiv.org/abs/1206.7051 1 问题提出 现代数据分析需要使用海量数据进行计算。想象下如下案例: (1) 我们拥有 200 万本书的原始文本档案，经过扫描并在线存储。我们想发现文本中的主题，并按主题来组织书籍，最终为用户提供一个可以来探索收藏的浏览 ...

暂空缺。 #refplus, #refplus li{ padding:0; margin:0; list-style:none; }； document.querySelectorAll(".refplus-num").forEach((ref) => { let refid = ref.firstChild.href.replace(location.origin+location.pathname,''); let refel = document.querySelector(refid); let refnum = refel.dataset.num; let ref_content = refel.innerText.replace(`[${refnum}]`,''); tippy(ref, { content: ref_content, ...