Optimal experimental design is often formulated as the maximization of the Expected Information Gain (EIG), which measures the expected reduction in uncertainty about a parameter of interest after observing the data. For nonlinear forward models and nonGaussian priors, computing the EIG typically requires costly nested Monte Carlo estimators or sophisticated density-approximation techniques. In this work, we derive new upper and lower bounds on the EIG using dimensional logarithmic Sobolev inequalities. The proposed bounds are expressed in terms of signal-to-noise ratios (SNR), preserving the simple matrix-based structure of the EIG in the linear-Gaussian setting and depending solely on covariance matrices and Fisher information matrices. We introduce two families of bounds: conservative bounds, designed to retain the entire information content, and incremental bounds, that prioritize early information acquisition for sequential experimental design. When model gradients are available, we further derive computable approximations of the Fisher-information terms that require only a small number of gradient evaluations, yielding substantial computational savings. The tightness of these bounds is controlled by the nonlinearity of the forward model, and in the linear-Gaussian setting, these bounds recover the exact value of the EIG. By eliminating the nested-sampling bottleneck, the proposed framework offers a tractable and theoretically grounded alternative to direct EIG estimation for large-scale Bayesian experimental design, while retaining the interpretability of the SNR-based bounds.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【CMU博士论文】基于深度学习的高效贝叶斯实验设计
专知会员服务
18+阅读 · 2025年8月19日
【AAAI2022】锚点DETR:基于transformer检测器的查询设计
专知会员服务
13+阅读 · 2021年12月31日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
3+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
【CMU博士论文】基于深度学习的高效贝叶斯实验设计
专知会员服务
18+阅读 · 2025年8月19日
【AAAI2022】锚点DETR:基于transformer检测器的查询设计
专知会员服务
13+阅读 · 2021年12月31日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16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
3+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 · 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