Generalized linear models (GLMs) arguably represent the standard approach for statistical regression beyond the Gaussian likelihood scenario. When Bayesian formulations are employed, the general absence of a tractable posterior distribution has motivated the development of deterministic approximations, which are generally more scalable than sampling techniques. Among them, expectation propagation (EP) showed extreme accuracy, usually higher than many variational Bayes solutions. However, the higher computational cost of EP posed concerns about its practical feasibility, especially in high-dimensional settings. We address these concerns by deriving a novel efficient formulation of EP for GLMs, whose cost scales linearly in the number of covariates p. This reduces the state-of-the-art O(p^2 n) per-iteration computational cost of the EP routine for GLMs to O(p n min{p,n}), with n being the sample size. We also show that, for binary models and log-linear GLMs approximate predictive means can be obtained at no additional cost. To preserve efficient moment matching for count data, we propose employing a combination of log-normal Laplace transform approximations, avoiding numerical integration. These novel results open the possibility of employing EP in settings that were believed to be practically impossible. Improvements over state-of-the-art approaches are illustrated both for simulated and real data. The efficient EP implementation is available at https://github.com/niccoloanceschi/EPglm.


翻译:广义线性模型(GLMs)可视为高斯似然情形之外统计回归的标准方法。当采用贝叶斯框架时,由于通常不存在易处理的后验分布,这推动了确定性近似方法的发展——此类方法通常比采样技术更具可扩展性。其中,期望传播(EP)展现出极高的准确性,通常优于许多变分贝叶斯解法。然而,EP较高的计算成本引发了对其实际可行性的担忧,特别是在高维场景中。我们通过为GLMs推导一种新颖高效的EP形式化解法来应对这些担忧,其计算成本随协变量数量p呈线性增长。这将GLMs中EP流程当前最优的每轮迭代计算复杂度从O(p^2 n)降低至O(p n min{p,n}),其中n为样本量。我们还证明,对于二值模型和对数线性GLMs,可在不增加额外成本的情况下获得近似预测均值。为保持计数数据的高效矩匹配,我们提出采用对数正态拉普拉斯变换近似的组合方法,从而避免数值积分。这些创新成果为在曾被认为实际不可行的场景中应用EP开辟了可能性。我们在模拟数据和真实数据上均展示了该方法相对于当前最优方法的改进效果。高效的EP实现可在https://github.com/niccoloanceschi/EPglm获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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 · 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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
Augmentation for small object detection
Arxiv
13+阅读 · 2019年2月19日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
12+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
9+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
11+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
21+阅读 · 6月2日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关论文
相关基金
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 · 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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员