In this paper, we consider the problem of parametric empirical Bayes estimation of an i.i.d. prior in high-dimensional Bayesian linear regression, with random design. We obtain the asymptotic distribution of the variational Empirical Bayes (vEB) estimator, which approximately maximizes a variational lower bound of the intractable marginal likelihood. We characterize a sharp phase transition behavior for the vEB estimator -- namely that it is information theoretically optimal (in terms of limiting variance) up to $p=o(n^{2/3})$ while it suffers from a sub-optimal convergence rate in higher dimensions. In the first regime, i.e., when $p=o(n^{2/3})$, we show how the estimated prior can be calibrated to enable valid coordinate-wise and delocalized inference, both under the \emph{empirical Bayes posterior} and the oracle posterior. In the second regime, we propose a debiasing technique as a way to improve the performance of the vEB estimator beyond $p=o(n^{2/3})$. Extensive numerical experiments corroborate our theoretical findings.


翻译:本文研究了高维贝叶斯线性回归中独立同分布先验的参数化经验贝叶斯估计问题,其中设计矩阵为随机设计。我们获得了变分经验贝叶斯估计量的渐近分布,该估计量近似最大化难处理边缘似然函数的变分下界。我们刻画了vEB估计量的尖锐相变行为——即当 $p=o(n^{2/3})$ 时,该估计量在信息论意义下(以极限方差衡量)达到最优;而在更高维度时,其收敛速率会退化为次优。在第一区域(即 $p=o(n^{2/3})$ 时),我们展示了如何通过校准估计的先验分布,在经验贝叶斯后验和真实后验下实现有效的坐标推断与去局部化推断。在第二区域,我们提出了一种去偏技术,以提升vEB估计量在 $p=o(n^{2/3})$ 范围之外的性能。大量数值实验验证了我们的理论发现。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】贝叶斯统计分析方法,697页pdf
专知会员服务
124+阅读 · 2021年12月18日
【Nature】贝叶斯统计与建模综述,26页pdf
专知会员服务
77+阅读 · 2021年1月21日
【干货书】贝叶斯推断随机过程,449页pdf
专知
30+阅读 · 2020年8月27日
条件概率和贝叶斯公式 - 图解概率 03
遇见数学
10+阅读 · 2018年6月5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
MNIST入门:贝叶斯方法
Python程序员
23+阅读 · 2017年7月3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
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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014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
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
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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014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