Bayesian optimization (BO) iteratively fits a Gaussian process (GP) surrogate to accumulated evaluations and selects new queries via an acquisition function such as expected improvement (EI). In practice, BO often concentrates evaluations near the current incumbent, causing the surrogate to become overconfident and to understate predictive uncertainty in the region guiding subsequent decisions. We develop a robust GP-based BO via tempered posterior updates, which downweight the likelihood by a power $α\in (0,1]$ to mitigate overconfidence under local misspecification. We establish cumulative regret bounds for tempered BO under a family of generalized improvement rules, including EI, and show that tempering yields strictly sharper worst-case regret guarantees than the standard posterior $(α=1)$, with the most favorable guarantees occurring near the classical EI choice. Motivated by our theoretic findings, we propose a prequential procedure for selecting $α$ online: it decreases $α$ when realized prediction errors exceed model-implied uncertainty and returns $α$ toward one as calibration improves. Empirical results demonstrate that tempering provides a practical yet theoretically grounded tool for stabilizing BO surrogates under localized sampling.


翻译:贝叶斯优化(BO)通过迭代拟合高斯过程(GP)代理模型以累积评估数据,并借助期望提升(EI)等采集函数选择新的查询点。在实际应用中,BO常将评估点集中在当前最优解附近,导致代理模型过度自信,并在指导后续决策的关键区域低估预测不确定性。本文提出一种基于调温后验更新的鲁棒GP贝叶斯优化方法:通过将似然函数以幂次$α\in (0,1]$进行降权,以缓解局部模型误设下的过度自信问题。我们建立了调温BO在包含EI在内的广义提升规则族下的累积遗憾界,证明调温处理相比标准后验($α=1$)能获得严格更优的最坏情况遗憾保证,且最优保证出现在经典EI选择附近。基于理论发现,我们提出一种在线选择$α$的序贯预测方法:当实际预测误差超过模型隐含的不确定性时降低$α$值,并在模型校准改善时使$α$回归至1。实验结果表明,调温处理为局部采样场景下的BO代理模型稳定提供了一种兼具理论依据与实践价值的工具。

0
下载
关闭预览

相关内容

【牛津大学】贝叶斯优化用于自动化机器学习,321页pdf
专知会员服务
31+阅读 · 2024年5月17日
【2023新书】贝叶斯优化实战,426页pdf
专知会员服务
90+阅读 · 2023年12月20日
面试题:简单说说贝叶斯定理
七月在线实验室
12+阅读 · 2019年6月12日
一文读懂机器学习中的贝叶斯统计学
数据分析
26+阅读 · 2019年5月8日
基于数据的分布式鲁棒优化算法及其应用【附PPT与视频资料】
人工智能前沿讲习班
27+阅读 · 2018年12月13日
贝叶斯机器学习前沿进展
机器学习研究会
21+阅读 · 2018年1月21日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017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
3+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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
VIP会员
最新内容
人工智能赋能无人机:俄乌战争(万字长文)
专知会员服务
1+阅读 · 51分钟前
国外海军作战管理系统与作战训练系统
专知会员服务
0+阅读 · 今天4:16
美军条令《海军陆战队规划流程(2026版)》
专知会员服务
6+阅读 · 今天3:36
《压缩式分布式交互仿真标准》120页
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:21
《电子战数据交换模型研究报告》
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:13
《基于Transformer的异常舰船导航识别与跟踪》80页
《低数据领域军事目标检测模型研究》
专知会员服务
5+阅读 · 今天2:37
【CMU博士论文】物理世界的视觉感知与深度理解
伊朗战争停火期间美军关键弹药状况分析
专知会员服务
8+阅读 · 4月22日
电子战革命:塑造战场的十年突破(2015–2025)
相关基金
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017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
3+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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员