We study true self-avoiding walk (TSAW) as a mechanism for improving empirical integral estimation via Markov chain Monte Carlo (MCMC). We consider finite-state adaptive sampling dynamics associated with an irreducible Markov kernel $P$ on a finite set, with stationary distribution $π$, in which the transition probabilities are penalized according to empirical overuse. Our main result is that the empirical occupation counts $L_t(i)$ and transition counts $N_t(i,j)$ of the resulting TSAW-based walk satisfy \[ L_t(i)-tπ_i = O(\sqrt{\log t}) \quad\text{and}\quad N_t(i,j)-tπ_iP_{ij}=O(\sqrt{\log t}) \qquad\text{almost surely} \] for every state $i$ and every edge $(i,j)$ with $P_{ij}>0$. Consequently, for every bounded function $f:V\to\mathbb R$, the error of our integral estimator converges as \[ \left|\frac1t\sum_{s=0}^{t-1} f(X_s)-\sum_{i\in V}π_i f(i)\right| = O\left(\frac{\sqrt{\log t}}{t}\right) \qquad\text{almost surely}. \] These results show that, in contrast with the usual $t^{-1/2}$ error scaling for empirical averages under standard random-walk-based methods, TSAW-based estimator yields empirical integral errors of order $O(\sqrt{\log t}/t)$ almost surely, thereby achieving a substantially sharper dependence on the sample size $t$.


翻译:我们研究了真正自回避行走(TSAW)作为一种通过马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)改进经验积分估计的机制。考虑在有限集上与不可约马尔可夫核 $P$ 相关的有限状态自适应采样动力学,其平稳分布为 $π$,其中转移概率根据经验过度使用而受到惩罚。我们的主要结果是,由此产生的基于TSAW的行走的经验占据计数 $L_t(i)$ 和转移计数 $N_t(i,j)$ 几乎必然地满足:对于每个状态 $i$ 和每条满足 $P_{ij}>0$ 的边 $(i,j)$,有 \[ L_t(i)-tπ_i = O(\sqrt{\log t}) \quad\text{和}\quad N_t(i,j)-tπ_iP_{ij}=O(\sqrt{\log t}). \] 因此,对于每个有界函数 $f:V\to\mathbb R$,我们的积分估计器的误差几乎必然地收敛为 \[ \left|\frac1t\sum_{s=0}^{t-1} f(X_s)-\sum_{i\in V}π_i f(i)\right| = O\left(\frac{\sqrt{\log t}}{t}\right). \] 这些结果表明,与标准随机游走方法下经验平均的通常 $t^{-1/2}$ 误差标度相比,基于TSAW的估计器几乎必然地产生阶为 $O(\sqrt{\log t}/t)$ 的经验积分误差,从而实现了对样本量 $t$ 显著更优的依赖关系。

0
下载
关闭预览

相关内容

马尔可夫链,因安德烈·马尔可夫(A.A.Markov,1856-1922)得名,是指数学中具有马尔可夫性质的离散事件随机过程。该过程中,在给定当前知识或信息的情况下,过去(即当前以前的历史状态)对于预测将来(即当前以后的未来状态)是无关的。 在马尔可夫链的每一步,系统根据概率分布,可以从一个状态变到另一个状态,也可以保持当前状态。状态的改变叫做转移,与不同的状态改变相关的概率叫做转移概率。随机漫步就是马尔可夫链的例子。随机漫步中每一步的状态是在图形中的点,每一步可以移动到任何一个相邻的点,在这里移动到每一个点的概率都是相同的(无论之前漫步路径是如何的)。
最新,DeepSeek-R1论文登上Nature封面,附83页补充材料
专知会员服务
27+阅读 · 2025年9月18日
【AAAI2022】注意力机制的快速蒙特卡罗近似
专知会员服务
20+阅读 · 2022年2月5日
不用数学讲清马尔可夫链蒙特卡洛方法?
算法与数学之美
16+阅读 · 2018年8月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 5月3日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
9+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
最新,DeepSeek-R1论文登上Nature封面,附83页补充材料
专知会员服务
27+阅读 · 2025年9月18日
【AAAI2022】注意力机制的快速蒙特卡罗近似
专知会员服务
20+阅读 · 2022年2月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员