Over the past decades, a fascinating computational phase transition has been identified in sampling from Gibbs distributions. Though, the computational complexity at the critical point remains poorly understood, as previous algorithmic and hardness results all required a constant slack from this threshold. In this paper, we resolve this open question at the critical phase transition threshold, thus completing the picture of the computational phase transition. We show that for the hardcore model on graphs with maximum degree $\Delta\ge 3$ at the uniqueness threshold $\lambda = \lambda_c(\Delta)$, the mixing time of Glauber dynamics is upper bounded by a polynomial in $n$, but is not nearly linear in the worst case. For the Ising model (either antiferromagnetic or ferromagnetic), we establish similar results. For the Ising model on graphs with maximum degree $\Delta\ge 3$ at the critical temperature $\beta$ where $|\beta| = \beta_c(\Delta)$, with the tree-uniqueness threshold $\beta_c(\Delta)$, we show that the mixing time of Glauber dynamics is upper bounded by $\tilde{O}\left(n^{2 + O(1/\Delta)}\right)$ and lower bounded by $\Omega\left(n^{3/2}\right)$ in the worst case. For the Ising model specified by a critical interaction matrix $J$ with $\left \lVert J \right \rVert_2=1$, we obtain an upper bound $\tilde{O}(n^{3/2})$ for the mixing time, matching the lower bound $\Omega\left(n^{3/2}\right)$ on the complete graph up to a logarithmic factor. Our mixing time upper bounds are derived from a new interpretation and analysis of the localization scheme method introduced by Chen and Eldan (2022), applied to the field dynamics for the hardcore model and the proximal sampler for the Ising model. As key steps in both our upper and lower bounds, we establish sub-linear upper and lower bounds for spectral independence at the critical point for worst-case instances.


翻译:过去数十年间,在从吉布斯分布中采样的研究中,人们发现了一种引人入胜的计算相变现象。然而,在临界点处的计算复杂性仍然知之甚少,因为先前的算法结果与困难性结果都需要偏离该阈值一个常数松弛量。在本文中,我们解决了这一在临界相变阈值处的开放性问题,从而完善了计算相变的整体图景。我们证明,对于最大度为 $\Delta\ge 3$ 的图上的硬核模型,在唯一性阈值 $\lambda = \lambda_c(\Delta)$ 处,Glauber 动力学的混合时间上界为 $n$ 的多项式,但在最坏情况下并非近似线性。对于伊辛模型(无论是反铁磁还是铁磁),我们建立了类似的结果。对于最大度为 $\Delta\ge 3$ 的图上的伊辛模型,在临界温度 $\beta$ 处(其中 $|\beta| = \beta_c(\Delta)$,$\beta_c(\Delta)$ 为树唯一性阈值),我们证明 Glauber 动力学的混合时间在最坏情况下上界为 $\tilde{O}\left(n^{2 + O(1/\Delta)}\right)$,下界为 $\Omega\left(n^{3/2}\right)$。对于由临界相互作用矩阵 $J$(满足 $\left \lVert J \right \rVert_2=1$)指定的伊辛模型,我们得到了混合时间的上界 $\tilde{O}(n^{3/2})$,这与完全图上的下界 $\Omega\left(n^{3/2}\right)$ 在对数因子内匹配。我们的混合时间上界源自对 Chen 和 Eldan (2022) 提出的定位方案方法的一种新解释和分析,该方法被应用于硬核模型的场动力学和伊辛模型的近端采样器。作为我们上界和下界证明的关键步骤,我们针对最坏情况实例,在临界点处建立了谱独立性的亚线性上界和下界。

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
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
【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
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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
2+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
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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
1+阅读 · 2024年12月17日
Arxiv
1+阅读 · 2024年12月17日
Arxiv
10+阅读 · 2022年3月18日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
2+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
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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员