We study the mixing time of the single-site update Markov chain, known as the Glauber dynamics, for generating a random independent set of a tree. Our focus is obtaining optimal convergence results for arbitrary trees. We consider the more general problem of sampling from the Gibbs distribution in the hard-core model where independent sets are weighted by a parameter $\lambda>0$. Previous work of Martinelli, Sinclair and Weitz (2004) obtained optimal mixing time bounds for the complete $\Delta$-regular tree for all $\lambda$. However, Restrepo et al. (2014) showed that for sufficiently large $\lambda$ there are bounded-degree trees where optimal mixing does not hold. Recent work of Eppstein and Frishberg (2022) proved a polynomial mixing time bound for the Glauber dynamics for arbitrary trees, and more generally for graphs of bounded tree-width. We establish an optimal bound on the relaxation time (i.e., inverse spectral gap) of $O(n)$ for the Glauber dynamics for unweighted independent sets on arbitrary trees. Moreover, for $\lambda\leq .44$ we prove an optimal mixing time bound of $O(n\log{n})$. We stress that our results hold for arbitrary trees and there is no dependence on the maximum degree $\Delta$. Interestingly, our results extend (far) beyond the uniqueness threshold which is on the order $\lambda=O(1/\Delta)$. Our proof approach is inspired by recent work on spectral independence. In fact, we prove that spectral independence holds with a constant independent of the maximum degree for any tree, but this does not imply mixing for general trees as the optimal mixing results of Chen, Liu, and Vigoda (2021) only apply for bounded degree graphs. We instead utilize the combinatorial nature of independent sets to directly prove approximate tensorization of variance/entropy via a non-trivial inductive proof.


翻译:我们研究单点更新马尔可夫链(即Glauber动力学)在生成树上随机独立集时的混合时间。核心目标是为任意树结构获得最优收敛结果。我们考虑更一般的吉布斯分布采样问题,该问题在硬核模型中独立集由参数 $\lambda>0$ 加权。Martinelli、Sinclair 和 Weitz(2004)的先前工作对完全 $\Delta$ 正则树在所有 $\lambda$ 下获得了最优混合时间界。然而,Restrepo 等人(2014)表明,存在有界度树使得当 $\lambda$ 足够大时最优混合不成立。Eppstein 和 Frishberg(2022)的最新工作证明了任意树(以及更一般的树宽有界图)上Glauber动力学的多项式混合时间界。我们为任意树上未加权独立集的Glauber动力学建立了松驰时间(即逆谱隙)的最优界 $O(n)$。此外,当 $\lambda \leq 0.44$ 时,我们证明了最优混合时间界 $O(n \log n)$。需强调,我们的结果对任意树成立且不依赖于最大度 $\Delta$。有趣的是,我们的结果(远)超出了唯一性阈值(该阈值量级为 $\lambda = O(1/\Delta)$)。我们的证明方法受到近期谱独立性研究的启发。实际上,我们证明了任意树的谱独立性常数与最大度无关,但由于 Chen、Liu 和 Vigoda(2021)的最优混合结果仅适用于有界度图,因此这并不保证一般树上的混合性质。我们转而利用独立集的组合性质,通过非平凡的归纳证明直接导出方差/熵的近似张量化。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
47+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
2+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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:55
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:53
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
11+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
47+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
2+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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员